乙烯作为一种气体植物激素对植物的生长发育起着重要作用,常用以水果催熟,在医疗领域通过检测人体呼出气体中乙烯含量可用于分析人体发病的氧化应激。同时,乙烯是促进城市地区对流层臭氧形成的主要污染物之一,主要来源于汽车尾气和工业排放。因此,开展乙烯的痕量气体检测在大气化学、医学诊断和植物生物学中等领域都具有重要的意义。本文重点围绕离轴积分腔输出光谱技术进行理论和实验研究。在积分腔输出光谱技术中通过调节激光的入射角,采用离轴入射模式,激发大量的高阶膜,使腔模密度增大,腔模结构基本消失,抑制腔模噪声,提高系统的信噪比。相比近红外波段,乙烯在中红外呈现更强的吸收特性,本文设计了一套基于外腔量子级联激光器（EC-QCL）的离轴积分腔输出光谱（OA-ICOS）装置对1ppm标准乙烯气体进行测量。激光器波长范围可实现962-1067cm^-1,线宽小于10MHz,出射光经光隔离器耦合进入长60cm、由两片高反射率镜片（>99.99%）组成的谐振腔中,透过谐振腔的信号经聚焦透镜由光电探测器接收。根据HITRAN 2012数据库,给出了典型空气组分中其他气体对乙烯吸收干扰的模拟仿真,选择采用999.09cm^-1处的谱线对乙烯气体浓度测量,同时仿真了不同压强对乙烯吸收谱线的影响。采用波长调制技术,仿真了不同谱线的二次谐波（2f）以及不同压强、调制系数和浓度对信号的影响。实验中使用长度为1.2m、由两片硒化锌窗片组成的吸收池对100ppm标准乙烯气体进行了测量,分析了不同激光频率下激光器跳模（Mode-Hop）对探测2f信号的影响,验证了该系统进行痕量乙烯探测的可行性,为下一步实验工作奠定了基础。