本发明公开一种基于光栅对中时域延展色散傅里叶变换的实时光谱测量系统，包括双衍射光栅、光学腔、高速光电二极管和宽带示波器。被测光场入射第一个衍射光栅并发生空间色散，之后光场进入光学腔并发生多次反射，同时经历时域延展色散傅里叶变换，将被测光场的频谱信息映射至时域上，光学腔输出的光场由第二个衍射光栅在空间收集。被测光场从光栅对输出后耦合进入高速光电二极管，并由宽带示波器进行实时的时域测量。本发明利用双光栅之间的时域延展色散傅里叶变换，实现被测光场频谱信息与时域信息的一一映射，通过高速光电探测器和宽带示波器实时测量光场的时域信息，进而完全还原被测光场的光谱。