随着社会经济的高速发展,工业现代化带来的环境污染日益严重的问题,尤其是一些有毒有害气体的排放,对人们生命健康造成了严重危害。因此对大气有害气体实现高灵敏的检测对环境保护具有重要意义。在众多气体检测方法中,基于多通池的气体吸收光谱技术由于具有灵敏度高、探测极限低等优势成为目前的一个研究热点。光学多通池利用光学反射原理可以在有限空间内延长光与气体相互作用长度,从而提高光谱检测技术的性能。传统类型的多通池存在镜片利用率低、体积庞大等缺点,难以满足设备集成化、小型化的需求。光斑密集型多通池具有体积小、反射次数高等优势,因此,本文围绕着光斑密集型多通池的设计和制作两方面展开研究。论文主要研究内容包括:（1）分析不同类型光学多通池的光学特性和结构特性,总结了多通池向着小型化、高反射次数、结构简单的趋势发展。（2）基于Herriott型多通池的近轴光束传输理论,进一步提出了一种非近轴光线传输理论。通过编写仿真程序,模拟得到了丰富的多圆环反射光斑模式。（3）提出一种对光斑像差评价的类方差理论。利用该理论对光斑密集型多通池的光斑像差进行分析,得到像差最小情况下的入射条件。通过对比了不同光斑模式的光程体积比和类方差值,选择了一款7圆环光斑模式作为优化的设计方案,其类方差值仅为2.879。（4）论文研制了7圆环光斑密集型多通池并对多通池的机械结构和密封结构进行研究分析。设计的7圆环光斑密集型多通池仅由5个结构件构成,在250 ml的体积内实现26 m的吸收光程,具有结构紧凑、体积小、便于调节等优点。此外,多通池的漏气率仅为4.9×10-5Pam~3/s,适用于高真空密封系统。同时它还装配了温度传感器和压力传感器,使其能够对池内气体的温度和压强进行实时监测。（5）搭建了一套基于5.26μm量子级联激光器的NO气体检测系统,利用波长调制吸收光谱技术和自主设计的多通池,实现了对NO气体的高灵敏检测。实验结果表明系统的探测灵敏度为3.5937 ppm/V,探测极限为0.12ppm。论文所研究的自主设计和制作的光斑密集型多通池具有小型化、高反射次数、光斑重叠小、成本低廉、结构紧凑等优势,便于气体光谱检测设备的集成,为进一步将光谱检测技术推向更广泛的领域奠定基础。