随着经济的飞速发展,工业化进程与城市化建设的步伐逐渐加快,环境污染问题日益突出。与此同时,电气设备故障特征气体分析、煤矿安全生产监测和医学呼出气诊断等应用对痕量气体检测技术的需求也在日益增长。对目标气体的超高灵敏度检测有助于精准分析与早期预警,因此,高灵敏度痕量气体检测技术的研究具有重要的科学意义和社会应用前景。本文的主要工作概括如下:本文提出了一种基于光纤悬臂梁声波传感器的新型全光学光声光谱痕量气体检测技术方案:采用窄线宽的分布反馈（DFB）式激光器作为光声激发光源,引入悬臂梁-谐振腔双共振增强机制,结合基于高速光谱解调的高灵敏度光纤FPI声波探测技术,构成新的增强型全光学光声光谱系统。通过理论分析和有限元分析,对悬臂梁的设计参数进行了优化,设计了高灵敏度的光纤悬臂梁传声器,1408Hz处的灵敏度达到2223.8nm/Pa。通过调节悬臂梁的参数,使悬臂梁与共振管的共振频率基本相等。利用共振管的共振频率对温度敏感的特性,再通过调整光声池的温度,实现悬臂梁与共振管的共振频率的精确匹配。对乙炔气体的测试结果表明,以乙炔为样本气体进行了不同浓度气体的实验,验证了系统的可行性。实验结果表明,所设计的双共振PAS系统具有3144 pm/ppm的超高响应度,对0-100ppm范围内不同乙炔气体浓度具有良好的线性响应。双共振增强型PAS系统的系统归一化等效噪声系数（NNEA）系数为4.2×10-10cm^-1·W·Hz^-1/2。此外,通过进行Allan-Werle方差分析,当平均时间为200 s时,系统的最小检测极限（MDL）为27 ppt。本论文方案实现了光声激发单元和感测单元的光纤化,不仅使系统具有电磁免疫能力和本质安全特性,也为远程遥测和多点测量提供了参考。本论文的研究将为新型超高灵敏度全光学光声光谱技术的发展提供理论与实验基础。