本论文主要就高灵敏、高分辨探测气体分子吸收光谱进行了理论分析和实验研究。利用外腔可调谐二极管激光对甲烷气体分子2v3振动吸收带R9支八条吸收线线强度、压力诱导展宽和压力诱导频移等吸收线参数进行了高精度的测量。利用波长调制和谐波探测技术对频率位于6105.626cm-1附近的两条间隔仅6MHz的F1、F2吸收双线进行高灵敏检测，从理论和实验上同时分析了影响本实验灵敏度主要噪声原因。考虑了这些噪声因素后，获得了最小探测灵敏度。另外采用共焦FP腔和激光耦合原理结合光与分子相互作用理论，数值分析了影响腔增强以及腔饱和光谱的一些因素，最后对腔饱和光谱进行了预研，初步建立了实现腔饱和光谱的实验方案。　　论文就以上内容分成六章进行了阐述。第一章为引言部分，介绍了主要应用于分子光谱领域的高灵敏、高分辨技术，引出了本文要研究的内容。第二章对饱和吸收光谱的理论进行了详细的归纳总结，主要从最基本的吸收线的展宽和压窄效应出发，分析了引起展宽的多种因素，最后给出了饱和光谱的一般的理论描述。第三章首先分析了波长调制和谐波探测这种高灵敏检测技术的基本原理，从理论上分析了激光能量起伏对这种高灵敏检测技术的影响，同时提出了简单的解决方案，最后从理论模拟腔共振效应的谐波信号为基础，分析其对这种高灵敏检测技术的影响。第四章针对本文研究的2v3带R9支的八条吸收线的结基本参数进行了分析，首先描述了甲烷分子的基本结构、振动模式、配分函数以及近红外吸收光谱等，利用直接吸收光谱结合谐波探测技术测量了这八条线的吸收线强度以及F1、F2吸收双线的压力展宽和压力频移系数，最后对频率稳定到甲烷吸收线的性能进行了研究，这些都为建立高灵敏检测瓦斯气体提供必要的数据。第五章结合第三章的理论分析，从实验上消除了背景起伏对谐波信号的影响，分析了影响本实验灵敏度的主要噪声—腔共振效应，通过测量接近探测极限的低浓度甲烷气体的谐波信号以及腔共振效应噪声随调制幅度的变化关系，选择了具有最佳信噪比的最佳调制幅度，最后在消除背景起伏对谐波信号的影响以及采用最佳的调制幅度的情况下，利用波长调制和谐波探测技术对甲烷气体进行了高灵敏探测，获得了本实验装置的最小探测灵敏度。第六章主要从分析共焦FP的理论模型，给出了腔内无吸收介质以及有吸收介质两种情况下的透射信号，利用第二章给出的驻波场饱和理论公式，计算出了弱分子吸收的腔饱和光谱。分析了饱和凹陷深度随压强、腔长以及腔镜反射率的变化关系。最后对分子腔饱和光谱的实验进行了预研，实现了将激光频率稳定到腔的共振峰上，提出了测量分子饱和光谱的实验方案。　　本论文工作的创新点:　　1、利用外腔二极管激光器测量出了甲烷2v3带R9支八条吸收线;利用直接吸收光谱理论测量出了这八条吸收线的吸收线强度以及F1、F2吸收双线的压力展宽，同时结合一次谐波探测方法测量了F1、F2吸收双线的压力频移。　　2、分析并得出影响本实验装置灵敏度的主要因素为激光的能量起伏以及腔共振效应。通过理论分析能量起伏对谐波信号的影响，给出了消除幅度调制影响的实验方法，同时从实验上也验证了这个理论的正确性;从理论和实验上同时分析了腔共振效应的谐波特性，根据测量偶次谐波随调制幅度的变化关系，确定了本实验的最佳调制幅度;在这两种情况都考虑的情况下，测量出了波长调制和谐波探测技术在2f、4f以及6f下的最小探测灵敏度。　　3、利用共焦FP腔模型详细分析了腔饱和光谱理论以及数值模拟结果，分析了饱和凹陷深度及其与增强背景的对比度与腔内气压、腔长以及腔镜反射率的变化关系，为实验的研究提供了必要的理论依据。