本发明公开了一种基于神经网络的光谱响应设计方法。光谱响应不同的光谱调制器的组合可以看成是神经网络的一个线性连接层，同时使用另一神经网络对这一线性连接层参数的生成添加限制条件，通过对整个神经网络的训练，不仅可以实现对光谱调制器光谱响应的优化，而且能够直接生成对应的设计参数，从而应用于光谱识别、光谱探测以及光谱成像等场景。相比于传统的优化方法，本发明的优化目标明确，更易于评估优化结果的优劣，优化效果更好；而且实现了硬件与软件的协同设计，可以灵活地调整设计参数以适应不同的应用场景；同时还避免了过度依赖经验的设计过程，为光谱调制器件的反向设计提供了高通用性的设计框架。