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直接吸收光谱技术是环境监测、医疗诊断、燃烧诊断、安检等领域的重要分析手段之一。可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)技术简单,应用广泛,在燃烧气体分析方面具有明显优势,也是当前研究的热点之一,但其灵敏度较低,在测量速度方面和一些应用的需求也有距离。光腔衰荡光谱(Cavity Ring Down Spectroscopy, CRDS)技术具有很高的探测灵敏度,适于痕量气体测量,但是装置相对复杂,对振动、环境温度变化等较敏感。本论文工作主要为发展基于TDLAS和CRDS的气体探测技术：结合激光频率锁定技术,发展了一套激光锁频TDLAS系统用于快速探测气体温度等参数,由于无需频率扫描,测量速度可达到1μs量级；此外,还发展了一套可自定标的CRDS装置,其极限灵敏度可达到5×10-12cm-1,并应用于CO2、H2O、CO等大气痕量气体的灵敏探测。第一章讲述了TDLAS技术原理、几种常见的线型函数,并介绍了我们搭建的一套锁频TDLAS系统。为评估其性能,我们利用这套系统测量大气样品中水分子的光谱,实现了其温度的快速测量,测量速度可达到1μs量级。第二章介绍了光腔衰荡光谱CRDS技术的原理、模式匹配方法。基于通讯波段的分布式反馈(Distributed FeedBack, DFB)半导体激光器,搭建了可进行痕量气体探测的CRDS系统,利用衰荡光腔自身进行光谱定标,并介绍了相应的频率扫描测量方案。通过对C02在1.6μm波段的吸收光谱的测量,对所搭建装置的性能进行了检验。实验表明,该谱仪的极限灵敏度为5×10-12cm-1。第三介绍了所搭建的探测气体中CO2, CO含量的光腔衰荡光谱装置,分别通过测量C02在1.6μm波段、CO分子在1.56μm波段的吸收光谱来确定其含量。对已知含量的标准气体进行测量,从而对CRDS装置进行了定量检验。示范了将该系统应用于实际大气中C02和C0含量的定量测定。第四章介绍了可测量气体湿度的光腔衰荡光谱装置。利用H20在1.6μm和1.3μm波段的吸收光谱,分别测量高湿度和极低湿度气体。通过与标准湿气生成装置和露点仪测量结果的实时对比验证,表明该系统对于湿度测量精度可好于1%。对高纯氮气中痕量H20的含量进行了测定,表明该装置具有极低湿度测量能力。