如今气体传感器已被广泛应用在安全生产、健康监测、环保、节能、基础研究等领域。基于吸收光谱技术的气体传感方法是一种非接触式测量方法,相比于常用的基于半导体装置的气体传感方法,基于吸收光谱技术的气体传感方法不需要吸附过程即可完成测量,具有测量速度快、抗电磁干扰和非接触式测量等优点。但在燃烧检测和高速流体测量等方面,需要进一步提升该气体传感方法的测量速度。在极端环境中,也存在无法准确测量强吸收信号的问题。本文以激光频率外调制技术为核心,以测量乙炔气体为示例,开展了高速与强吸收气体传感的研究工作,主要研究内容如下:针对现有快速气体传感方法存在测量速度慢的问题,本文提出了基于光学线性啁啾链的快速气体传感方案。该方案首先应用激光频率外调制技术获得重频为2.5 MHz的光学线性啁啾链。再使用该光学线性啁啾链以400 ns的时间分辨率、～10 MHz的光谱分辨率和100%的占空比检测快速气体过程,测量的不确定度小于1%。又使用非局域均值滤波算法提高了吸收光谱的信噪比,并且不会降低测量结果的时间分辨率和光谱分辨率。实验中,使用该方法检测了在4 ms时间内发生的快速气体过程,获得了10000帧有效吸收光谱信号。为了实现对常压下发生的快速气体过程进行检测,本文提出了一种基于扩展光学线性啁啾链的快速气体传感方案。该方案首先通过激光频率外调制技术生成线性啁啾光脉冲,该光脉冲每通过一次光学环路,其频率就会移动8 GHz。通过设置合理的光学环路长度和线性啁啾光脉冲的脉宽,可以使11个线性啁啾光脉冲在时域和频域上首尾相连,形成谱宽为88 GHz的扩展光学线性啁啾链,该方案的最小可探测限为260 ppm。该方案突破了电子仪器带宽对探测光谱宽的制约,提升了基于激光频率外调制的气体传感性能。针对硬件仪器设备性能对测量速度的制约,本文提出了结合压缩感知技术的快速气体传感方案,该方案能够在不额外增加仪器设备的情况下将测量速度提升14倍,并节约93%的存储空间。压缩感知技术能够以低于奈奎斯特采样定律所要求的最低采样率采集信号,通过重构算法获得与原信号高度一致的重构吸收光谱。通过仿真实验验证了仅使用全部数据的7%,即可重构出与原吸收光谱信号高度一致的重构光谱信号,残差的量级仅为10-6。实验中,使用该方案将测量速度提升了14倍,且重构吸收光谱与原吸收光谱之间的相关度为0.9952。为了实现强吸收信号的准确检测,本文提出了一种基于外调制激光的微波光子测量技术。该技术使用激光频率外调制获得扫频边带信号并将其作为探测光。通过检测载波与边带之间的拍频信号,实现强吸收气体测量（吸收率～99.999%）,提供了约50 d B的吸收度检测范围。使用该方案获得的吸收光谱,频率线性度误差仅为2×10-4。反向利用这一技术,能够制作拥有20 GHz可调频率和大于60 d B带阻抑制比的微波光子滤波器。本文首先提出了基于光学线性啁啾链的快速气体传感方案,将光学线性啁啾链作为探测光,实现了快速气体传感。其次提出了基于光学环路扩频的快速气体传感方案,通过光学环路扩展了光学线性啁啾链的扫频范围,使该技术能够用于常压下快速气体过程测量。又提出了结合压缩感知技术的快速气体传感方案,进一步提升快速气体传感的测量速度。最后提出了一种微波光子测量技术用于强吸收信号测量。本文所提出的传感方案,有望用于航空发动机测试和强吸收环境测试。