宽光谱的光学系统利用它可以将不同波段的光谱分配到不同的成像焦平面上。分色膜基于多层干涉膜在特定光谱波段实现高反射，辅以增透膜层，在其他波段实现高透射分色膜可以将45°的入射光分配到相互垂直的出射光路中。入射角度可以根据光路需求进行调整，入射角度越小，光谱过渡区也越窄，透射光和反射光中的偏振分离也越小。

在膜系结构上，红外分色膜与截止滤光片相近，但它需要在反射波段和透射波段均保持很高的光学效率，不允许有吸收膜层存在，对振幅较大的波纹要进行压缩。

由红外分色膜构成的分色片，能将入射光束分离为光谱成分不同的反射光束和透射光束，也被称为二向色镜（dichroic mirror）。