气体浓度检测对于工业安全生产和人类生活是非常重要的。传统的气体浓度测量方法测量精度普遍不高。腔衰荡光谱技术(Cavity Ring-Down Spectroscopy,简称CRDS)是一种新兴的超高灵敏、超高精度的吸收光谱测量方法。腔衰荡光谱技术问世之初一直是利用脉冲激光作为光源。近年来连续波光腔衰荡光谱(CW-CRDS)开始成为研究热点与脉冲光腔衰荡光谱(P-CRDS)相比,CW-CRDS具有更高的光谱分辨率和检测灵敏度。正是利用CW-CRDS原理提出了测量气体浓度的一种方法,研究了系统的衰荡特性。主要工作包括以下内容:首先,分析了传统腔衰荡技术气体浓度的测量原理,介绍了衰荡腔的一些特性参数和激光与光腔模式的基本概念。并对影响气体浓度测量精度、灵敏度和分辨率的各种因素进行了研究。给出了两种激光频率和光腔模式耦合的方法,详细推导了两种方法的出射电场与激光频率、扫描速度和介质吸收之间的关系。其次,提出了一种基于连续波激光的腔衰荡光谱方法,这种方法不需要有外部光开关(如声光调制器等)关断光源,系统更加简便。研究了连续波腔衰荡技术系统的结构组成,分析了各器件的性能和工作原理。具体研究了一种新的激光失谐方法和阻止激光反馈到光源的方法。最后,对不同反射率和扫描速度与透射特性的关系进行了仿真。探讨了耦合到衰荡腔中光子的积聚和泄漏特性。结果表明,反射系数越大,光强积聚和衰荡时间越小,振铃振荡幅度越强;扫描速度越小,腔中的相对光强越大。在没有失谐激光的情况下,透射光强依赖于反射镜的反射率和PZT的扫描速度。分析了失谐过程的特性,比较了激光失谐与激光关断的区别。进而利用所设计的系统对气体浓度进行了实验分析,讨论了光的衰荡时间与气体浓度的关系。