随着科技的发展,人们越来越需要快速、高精度的气体检测系统。使用传统的气体检测方法,精度不高,易受其它气体的干扰,因而不能满足需要。气体对中红外光有很强的吸收,可以利用它来作气体的检测,这种方法具有快速、精度高、抗干扰能力强、方便等优点。而中红外光源的缺乏制约着这种技术的开发和普及应用。在这样的背景下,本文对气体检测系统的相关问题进行了研究。一是研究了光源的问题。量子级联激光器可以在室温下发出中红外的激光,使用它能够很好地解决气体检测系统的光源问题。二是气体检测系统的信号非常微弱的问题,需要将信号放大,系统才能得到较高的灵敏度和精度。本文采用基于速率方程的方法,通过分析量子级联激光器的能级结构和工作原理,得到了量子级联激光器的速率方程,在此基础上建立起了四能级量子级联激光器的等效电路模型。使用PSpice软件,对建立起的电路模型进行了直流、瞬态和交流仿真。得到了量子级联激光器的输出光功率与电流的关系、阈值电流、开启关断时间和3dB带宽。量子级联激光器的等效电路模型建立,有助于量子级联激光器驱动电源的设计和光电集成,这样在使用过程中可以更好地发挥出它优异的性能,满足气体检测的需要。为了提高检测系统的灵敏度,设计了光声气体检测系统。通过让调制光源的频率跟光声检测腔的本征频率一致,使检测腔发生共振,从而将光声信号放大。采用有限元的方法计算了圆柱型腔的本征频率,该结果与理论上计算的结果相一致。提出了一种T型腔,该检测腔体能更好地抑制噪声的干扰,并使用COMSOL软件了计算了它的本征频率分析了其内部声场的分布。此外,还利用Labview软件对光声信号进行处理,开发了相应的程序。