大气层是呈温度梯度变化的，在对流层，温度最低可达到210K。二氧化碳、甲烷气体是重要的温室气体，研究它们的低温吸收光谱具有重要意义，且对研究激光在大气中的传输有着重要的作用。然而，在HITRAN数据库中，低温光谱参数都是由理论推导得到的，所得到的理论值很不准确。这就给低温光谱参数在实际中的应用如地球、太阳系及其卫星的大气遥感等，带来了较大的误差。　　 基于目前重要大气分子气体低温光谱参数不准确，给实际应用带来很大的误差。为了开展低温大气分子高分辨率光谱的研究，笔者研制了一套低温大气分子吸收光谱实验装置。本文详细介绍了低温吸收光谱装置的组成、工作原理、装置的温度定标、系统的温度稳定性以及真空度。　　 利用建立的低温光谱测量装置和中心波长为1652 nm的DFB激光器对甲烷气体低温吸收光谱进行了探测。获得了常温、273K、248K、233K、213K温度下的谱线线强，并与HITAN04数据库进行比较，并分析了两者之间差异的原因。　　 另外，笔者利用差频激光光源，工作在750～840nm波段的连续可调谐钛宝石激光器与单频运转连续Nd:YAG激光器在周期性极化铌酸锂非线性(PPLN)光学晶体中，通过二阶非线性效应产生中红外差频激光输出。晶体周期为19.5μm，产生的中红外可调谐激光在2.7μm附近。利用差频激光光源和光程为30cm的吸收池和100m的多通吸收池分别对水汽分子吸收参数和水汽分子同位素丰度进行了测量。并结合低温吸收光谱装置，测量了2.7μm附近二氧化碳低温吸收光谱。