用光纖傳輸光可以使得光學測量系統更加靈活以及模塊化。制造光纖的材料很多，如塑料，玻璃和二氧化硅（SiO2）。光譜儀中使用的高質量光纖是采用合成熔石英（無定型氧化硅）為原料，通過人為添加痕量元素來調整玻璃的光學特性。
光線在光纖中的傳輸是利用了光的全反射原理。也就是說在光纖數值孔徑（即光纖的可接受入射光的立體角）范圍內的光線將被反射并通過光纖傳輸。數值孔徑的大小由制造光纖的纖芯和包層的材料決定。
石英光纖可分成兩種基本的類型：按照光線沿光纖的傳輸模式，可分為單模光纖和多模光纖。大多數光譜學應用中都使用多模光纖。多模光纖又可分為折射率階躍型和折射率漸變型兩種。相對來說，大纖芯和大數值孔徑的光纖可以使得光線更加容易地耦合進光纖，從而允許采用相對便宜的光纖接頭耦合技術。光譜學應用中主要采用折射率階躍型光纖。
折射率漸變型多模光纖的折射率從纖芯到包層逐漸遞減。由于光線在低反射率的材料中傳播得更快，所以模式色散（脈沖展寬量）降低了。折射率漸變型光纖主要用 于電信應用領域，通常要求在很長的傳輸距離（2 – 15公里）內保持較窄的帶寬。
下面的段落中將討論一些基本的光纖光學元件和它們的特性。
光纖的光學設計 光纖纖芯 |  |
| 水在近紅外波段具有一個很強的吸收峰。為了使光纖在近紅外波段得以使用，必須從石英中去除水，這種低OH濃度（<2 PPM）的光纖在近紅外波段（VIS/NIR）的吸收率很低，被稱做VIS/NIR光纖。 |
光纖包層
為了使光線能夠在纖芯內傳輸，要在纖芯外面涂覆一層低折射率材料，稱為光纖包層。具有較低吸收率的高質量光纖都采用摻氟的石英材料，即所謂的石英-石英光纖或全石英光纖，其數值孔徑為0.22。
保護層
如果不加保護，即便在表面上有很小的刮蹭光纖也會很容易損壞。因此在光纖包層的外面就要再加一層保護層。這個保護層也決定了光纖的使用環境，如溫度范圍，輻射，真空度，化學環境和彎曲程度等因素。
聚酰亞胺保護層提供了很寬的工作溫度范圍（-100 °C到400°C），具有較高的抗溶解性，而且這種材料不易燃燒。缺點是對微彎曲敏感，而且比較難以去除。
在極端溫度下（-270°C到 700°C）可以使用金屬材質保護層。CuBALL涂層光纖保護層可承受持續500 °C或間歇700°C的溫度，低放氣特性使得它特別適用于高真空環境當中。