在生物医学、水文学、古气候学、大气科学、及环境科学等自然科学的诸多研究领域，大气分子稳定同位素的精确测量都是极其重要的，甚至是必不可少的研究工具。激光吸收光谱法用于大气分子稳定同位素探测，是目前光谱应用和同位素分析研究的前沿课题，此方法很容易发展成可实时在线测量的仪器。　　本论文围绕吸收光谱法用于大气分子稳定同位素探测课题，开展了CO2谱线参数、同位素丰度探测和用于同位素探测的差频光源稳频研究。论文的主要研究成果及创新点有:　　(1)精确的测量了2μm波段CO2分子的谱线参数。测量了2μm波段13CO2和12CO2吸收谱线交叉带中CO2分子的谱线参数，测量结果与HITRAN数据库吻合较好，并确定了用于CO2同位素测量的谱线对和精确的光谱参数。　　(2)建立了一套基于吸收光谱技术的气体分子稳定同位素探测装置。将实验室自行研制的新型多通池用于系统，280 cm3的较小体积有利于系统的快响应和便携性;设计了预热与直热的两级温控系统，很好的将吸收气体的温度控制在301.15 K处，波动在25 mK以内，结合对吸收池的压强和气体流速的良好控制，确保了系统的长期稳定性和长期测量的高精度。　　(3)将小波去噪技术、Kalman滤波技术、极值—相关选窗法和平衡探测技术运用于系统，确保了探测系统测量的高精度。小波去噪和Kalman滤波的运用，不仅提高了光谱的信噪比，还缩短了系统的响应时间;极值法和移窗相关法的联用，很好的消除了激光频率漂移的影响，同时也消除了单纯极值法引起的极值位置与吸收峰中心位置差异对结果的影响;平衡探测技术的运用在消除光功率变化影响的同时，进一步提高了光谱的信噪比。　　(4)将搭建系统用于呼吸气体和大气中CO2分子同位素比率的测量。直接吸收法测量模拟呼吸气体中CO2的同位素丰度实验表明，小波去噪后光谱的信噪比提高了2倍，极值—相关法明显的延长了系统的稳定时间且提高了系统的测量精度，系统的稳定时间好于100 s，Kalman滤波后的测量精度为0.067‰;二次谐波技术用于测量模拟大气中CO2同位素丰度时，获得了稳定时间为100 s的探测系统，Kalman滤波后的长期测量精度为0.849‰。　　(5)设计并建立了基于碘分子吸收的中红外差频光源稳频装置。利用碘分子吸收稳频技术，稳定了差频种子光源YAG激光器的频率;将稳频后的YAG光用于差频产生，并利用甲烷分子的低压吸收测量了稳频后系统的线宽。