对气体浓度的灵敏探测在环境监控、工业生产、食品安全和医疗等领域都有重要的意义。在各种气体检测方法中，光谱学方法以其对气体的高选择性、抗干扰、高灵敏，非接触性以及可实时在线监控等优点而成为主流的检测手段。在吸收光谱方法中，可以通过在有限的体积内增加气体吸收光程，同时达到检测装置小型化和提高气体探测的灵敏度的目的，这也是最直接有效的方法。本论文采用自主研发的高漫反射立方腔作为气体吸收池，克服了多通池和腔增强等方法干涉条纹的影响，以及多孔散射方法噪声大，系统稳定性及可靠性低的缺点。根据需求可以设计不同形状和规格的腔体，从而使系统的结构简单、成本低，而且更有利于光学检测系统的紧凑性。本文基于可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS），以氧气为待测气体，研究了高漫反射立方腔和串联方腔的光程延长规律，并开展了利用立方腔测量材料绝对漫反射率方法的研究。　　首先，开展了高漫反射立方腔作为气体吸收池的基础研究。设计并制作了多种尺寸的高漫反射立方腔，内表面涂层采用防水的高漫反射（反射率>98％）涂料。根据光线在漫反射腔中的辐射传输规律，给出了立方腔有效光程随漫反射率ρ、开孔比f和单次反射平均路径Lave的理论公式。实验基于TDLAS技术，通过测量空气中浓度为21%的氧气在763 nm处不同光程下的吸收信号，给出了高漫反射立方腔有效光程的定标方法。　　其次，开展了高漫反射立方腔光程延长规律的研究。通过不同探测位置和入射光位置的连续测量实验，证明了立方腔内的光场是均匀稳定的。通过研究立方腔有效光程随开孔比的变化，以理论公式为基础，给出了确定立方腔三个参量ρ、f和Lave的实验方法。通过分析出射和入射附加光程条件，指出需要在立方腔有效光程公式中增加一项附加光程修正项l0。通过分析15 cm边长，内表面漫反射率不同的5种立方腔在不同的修正参数l0下拟合得到的漫反射率以及Lave随漫反射率的变化规律，给出了确定附加光程修正的实验方法。在传统漫反射腔时间响应函数的基础上，给出了在考虑激光入射条件以及开孔比的情况下，修正后的立方腔的时间响应关系。　　再次，开展了一种新的测量材料漫反射率的方法研究。当待测材料为液体时可以将其喷涂与立方腔内表面，当待测材料为固体时，可以直接将其制作成立方腔。首先测量有效光程随开孔比的变化，根据公式拟合得到立方腔的原始开孔比；然后测量在附加开孔比为零时的有效光程；最后根据公式计算出材料的漫反射率。详细分析了漫反射率测量中误差产生的原因，主要包括定标曲线误差，开孔比的误差和参数公式拟合误差。实验数据表明，漫反射率越高材料其相对测量误差越小，当材料漫反射率从0.867(4)增加到0.9887(3)时，测量的相对误差从0.5%降低为0.03%。对于低漫反射率的材料，可以通过将材料制作成小面积的样品片，通过测量立方腔的平均反射率，然后计算得到样品的反射率。作为一种测量材料绝对漫反射率的新方法，这种方法有很好的应用前景。　　最后，开展了串联方腔光程延长规律的理论和实验研究。理论研究证明在串联腔连接孔径很小时，串联方腔的有效光程可以近似地看成是两个单腔的有效光程之和。测量了两个8 cm立方腔组成的串联方腔，其有效光程随连接孔径变化的规律，将实验结果与理论结果对比，我们得到如下结论：当串联方腔连接孔径的开孔比小于0.01时，串联腔的有效光程可以近似看成两个单方腔的有效光程之和，当开孔比大于0.01时，此近似不成立。