本发明公开了一种超高分辨率的光器件光矢量分析方法及装置，本发明方法将单波长光探测信号分为两路，一路以固定的频移量进行移频操作，另一路直接通过光纤，然后对两路光进行耦合；光耦合器输出的两路光探测信号，一路直接进光探测模块，得到参考信号；另一路经过待测器件再输进光探测模块，得到测量信号；提取所述参考信号与测量信号的幅度相位信息，经信号处理得到待测光器件在光探测信号频率处的幅频响应与相频响应；改变单波长光探测信号的波长并重复上述过程，得到待测光器件的光谱矢量响应信息。本发明还公开了一种光器件光谱响应测量系统。本发明能够在实现光器件幅频响应和相频响应的高精度测量的同时，提高测量速度，大幅降低成本。