拉曼光譜由一個波長或頻譜組成，它對應于輻照“拉曼活性”材料產生的非彈性(拉曼)光子信號。材料的拉曼輻照通常使用單頻激光。由拉曼相互作用產生的拉曼指紋譜可以通過適當的探測器散射和接收的頻率來確定。光譜通常被“數字化”，并在進行分析時與參考樣品或參考物質光譜進行數字匹配。今天有了許多“商用現貨”組件，拉曼光譜和熒光光譜等弱強度效應可以用于許多分析應用。拉曼測量的實驗限制之一是光譜儀本身。特別是在拉曼光譜中，攜帶被分析物所需“信息”的光信號非常微弱，在測量時需要特別注意。
光譜學是研究相互作用強度與波的波長、頻率或勢能的關系的許多方法中的任何一種。光譜學通常需要產生一個“探測信號”，該信號具有與每個波長或頻率替補相對應的頻率成分。然而，在拉曼光譜學中，被探測的材料內部產生了多個頻率分量，這些頻帶就是所謂的“拉曼模”。近紅外光譜當然是在E/M光譜的近紅外區域進行的光譜分析。與光譜的其他區域相比，近紅外有幾個優點。首先，近紅外區域的固態激光源表現理想，特別是通常表現出“時空”相干性，這些源可以“大量生產”。其次，由于近紅外表征的勢能區能量低于被研究材料的典型鍵能和電離能，近紅外不會在大多數類型的材料中光化學地驅動化學成鍵。此外，需要注意的是，二氧化硅光纖在近紅外光譜中具有最佳的“傳輸”，而二色濾波器、激光器和探測器在近紅外光譜區域都是現成的。最后需要了解的是，非彈性散射，即拉曼散射是一種非常弱的效應。拉曼效應的光學發射“截面”很小。然而使用光學工程方法可以有效地處理小的截面。許多光學系統會有微量的光泄漏，而且幾乎所有的系統/材料都會自動熒光。需要有方法來處理這些影響。
拉曼效應的一個具有挑戰性的方面是光譜儀或分析工具本身的波長/頻率分析部分。許多用于拉曼應用的光譜儀具有非常大的物理尺寸。光譜儀分析段的尺寸非常重要，整個拉曼系統理想地適合在一個小的區域內，并具有足夠的信號處理能力來分析光譜。拉曼光譜和自熒光測量是研究臨床和生化樣品的重要方法。自熒光強度和拉曼強度/效率以及由此產生的光譜特性可能取決于許多因素，包括材料的化學組成、材料環境，還可能取決于材料的壓力和溫度。
具有“單頻”源的近紅外光譜儀，通過光纖傳輸，由光譜儀的分析部分提供的信號攜帶“信息”。源、探測器和樣品承載著“信息”。源(振幅、波長和噪聲)和探測器名義上是恒定的，假設樣本攜帶隨時間變化的“信息”。源和探測器的“已知”統計變化提供了一個很好的假設。在分析近紅外(NIR)拉曼波時，了解信號中的“噪聲”是如何映射到被測信號的是很重要的。光信號具有信號/噪聲的特征類型。也許任何光譜方法更具挑戰性的方面是將感興趣的信號從源、被研究材料和探測器產生的噪聲中分離出來。噪聲可以從統計上看作點對點噪聲或圖像噪聲。光信號從光域到電域的轉導是有趣的。在拉曼中，移位的特征代表了用于激發的激光器的非彈性頻移。雖然在這種情況下，拉曼信號的激發在可見和近可見光譜區域，但在其他光子能量范圍內發生了頻率偏移。分光學家認為波長的變化或能量的變化可以用頻率來描述。
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