凸面光栅成像光谱仪在20世纪80年代末期被提出以来，得到衍射效率高的凸面光栅是使成像光谱仪性能显著上升的关键因素，因为受到当时凸面光栅制作水准的限制，凸面光栅成像光谱仪刚开始并没有获得普遍使用，到90年代中期随着离子束刻蚀法等凸面光栅技术的成熟发展，凸面光栅开始被国外研究机构、实验室等广泛应用于光谱成像仪上。1987年，Kwo等[5]最先提出了以Offner同心分光结构为架构的凸面光栅成像光谱仪，此设备用凸面光栅作色散元件，结构简单，易实现大孔径但是有像散；1999年，Chrisp[6]对其结构作了改善，凸面光栅成像光谱仪的成像水平得到大幅度提升；意大利的伽利略电子航空公司Galileo Avionica于1995年成功研发出全球首台凸面光栅超光谱成像仪（visual and infrared mapping spectralmeter, VIMS）[7]，并用在了Cassini号土星探测器上；美国国家航空航天局（NASA）与欧洲航天局[8]于1996年研发出以分区凸面光栅为核心元件的，搭载VIRTIS-M光学系统的可见红外成像光谱仪-VIRTIS，将其放置在Rosetta号探测器上，用来勘测与追踪天文彗星；美国海军实验室与美国国家全息有限公司于1998年研制一种凸面光栅高光谱成像仪[9]，光学频谱范围较广，从可见光至近红外线，该仪器所应用的凸面光栅是155条/mm，其闪耀角约为5°，在上述光谱范围中能够获取均值超过50%的衍射效率，这个光谱仪被用在了海洋环境勘察检测上。1998年，Mouroulis等[10]制造了凸面同轴成像光谱仪，光学频谱范围覆盖到400～2500 nm，其中400～1000 nm内利用光栅的第二级衍射光，相对于衍射效率最高数值能够达到85%，而1000～2500 nm范围内利用光栅的第一级衍射光，相对于衍射效率最高数值能够达到88%，其光栅的闪耀角被控制在不超过2°。2007年，Lucke[11]研制了一种非标准的Offner结构凸面光栅成像光谱仪，其色散发生在“平面之外”，该光谱仪入射狭缝与凸面光栅刻线和光学主平面呈平行关系，而其色散方向与光学主界面呈垂直关系，该结构能将系统Seidel相差消除。2009年，Whyte等[12]报道了一种用于大气中差分光吸收光谱的凸面光栅光谱仪的结构。苏州大学在2010年进行了可见光波段的凸面闪耀光栅的研制和应用研究[13]，通过全息离子束刻蚀方法实现了凸面闪耀光栅的研制，其光栅关键参数为口径35 mm，曲率半径72 mm，闪耀角4.3°，空间频率200 mm−1，位于400～800 nm光学频谱范围内时，它的一级绝对衍射效率皆不低于35%，最高的衍射效率逼近55%；2012年，中科院长春光机所刘玉娟等[4]进行了凸面光栅成像光谱仪的研制与应用研究，通过全息方法设计制作出凸面
传统以平面光栅和凹面光栅为分光元件的光栅衍射型成像光谱仪的主要限制因素是当系统孔径大时，这严重影响了光谱的纯度并限制了后期数据处理算法的精确度这种既能成像又能获得目标光谱曲线的“谱像合一”的技术，称为成像光谱技术。光栅衍射型成像光谱仪是利用光栅的衍射功能来获取目标物的光谱。
它是以多路的连续的并具有高光谱分辨率方式获取图像信息的一种新型传感器。按照分光原理的不同可以将其分为棱镜色散型、光栅衍射型、滤光片型、干涉型以及计算层析型。成像光谱仪是成像光谱技术得以实现的实物载体，会产生较大的光学畸变、高衍射级次的杂散光等，传感器在获得目标地物图像的同时，也能获得反映地物特点的连续、光滑的光谱曲线。