本发明公开了一种提高调制光谱测量精度的装置与方法，包括窄线宽激光器、电光调制器、光谱分析模块、微波信号源、数据采集与控制模块，其中窄线宽激光器、电光调制器和光谱分析模块依次光学连接，微波信号源与电光调制器电学连接，数据采集与控制模块分别与微波信号源和光谱分析模块采用数据总线连接。用光谱仪测量窄线宽光载波的谱线作为系统基函数，然后以该系统基函数构建实测谱线模型对实测光谱进行拟合，获得待测光谱各个谱线的位置和幅度。本发明解决了在光谱测量过程中，受到光栅光谱分析分辨率的限制，在待分辨的谱线靠近的情形下，谱线强度相互叠加，导致调制光谱测量误差较大的问题，提高了调制光谱的测量精度。