分光系统是红外光谱仪的核心器件，其作用是将复合光转化为单色光。主要的分光类型有滤光片、光栅、干涉仪和声光调谐滤光器，分别对应滤光片型红外光谱仪、色散型红外光谱仪，傅里叶变换红外光谱仪和声光滤光型红外光谱仪。
（1）滤光片型红外光谱仪
滤光片型红外光谱仪采用干涉滤光片进行分光，通过将不同的滤光片固定在转盘上，以此达到测量样品在多个波长处的红外光谱数据。目前滤光片技术的开发已经受到限制，目前的技术水平只能开发出片滤光片。
（2）色散型红外光谱仪
色散性红外光谱仪又叫做光栅扫描型红外光谱仪，其采用棱镜或者光栅作为分光，该类仪器的特点是可进行全谱扫描，分辨率较高。此外，除检测器外，整个光学系统都可与紫外可见分光光度计合用，而市场上也有很多紫外-可见-近红外区域何为一体的光谱仪。
（3）傅里叶变换红外光谱仪
傅里叶变换红外光谱仪目前在红外光谱仪中占有主导地位。傅里叶变换红外光谱仪的核心部件是迈克尔逊干涉仪。
光源发出的光经准直成为平行光，按45°角入射到分束器上，其中一半强度的光被分束器反射，射向固定镜M2，另一半强度的光透过分束器射向动镜M1。
射向固定镜和动镜的光经反射后实际上又会合到了一起，此时已成为具有干涉光特性的相干光，当动镜运动时，就能得到不同光程差的干涉光强。
对于一个纯单色光，在动镜连续运动中将得到强度不断变化的余弦干涉波，所以检测器检测到的是样品的干涉图，每个时刻都可得到分析光中全部波长的信息，最后样品的干涉图函数经傅里叶变换后与空白时光源的强度按频率分布的比值即得到样品的红外光谱图。
（4）声光滤光型(AOTF)红外光谱仪
声光滤光型红外光谱仪是根据声光衍射原理，采用具有较高的声光品质因素和较低的声衰减的双折射单晶制成的分光器件。
AOTF是由双折射晶体、射频辐射源、电声转换器和声波吸收器组成。
AOTF型红外光谱仪的显著特点是分光系统中无可移动的部件，扫描速度快，但其分辨率不如色散型和傅里叶变换型红外光谱仪，比较适合用于在线过程分析。
