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气相多原子分子光谱一直是人们了解分子内部结构和性质的一个重要窗口,在物理和化学研究中扮演了重要的角色。气相直接吸收光谱技术能够简单而直接地定量得到分子谱线位置、强度和线型的信息,至今仍然在分析化学和物理化学中有广泛的应用。在众多的直接吸收光谱技术中,腔内衰荡光谱(Cavity Ringdown Spectroscopy, CRDS)技术具有很高的灵敏度,实验原理较为简单,显示着越来越强的生命力。本论文展示的工作主要集中在腔内衰荡光谱仪的搭建及其在多原子分子吸收光谱中的应用。本论文第一章讲述腔内衰荡光谱技术的原理。对腔内衰荡光谱技术的起源及其发展作了简单回顾。在第二章中,详细叙述了在本实验室搭建的腔内衰荡光谱仪的各个部件：光源、模式匹配、光腔的设计、信号探测、数据采集、衰荡曲线拟合等,同时也讨论了在搭建腔内衰荡光谱仪过程中各种问题。为评估其性能,我们测量了C2H2在12695 cm-1处R(9)跃迁谱线的线型。最终确定光谱仪的灵敏度为7×10-11／cm,光谱分辨率达到0.0001 cm-1,仪器线宽达到激光器自身线宽水平,为4×10-5 cm-1。在第三章中,我们利用腔内衰荡光谱仪测量了15N14N16O和14N15N16O分子在近红外波段的00006-0000和0116-011O的跃迁谱带,对其进行了转动归属,并得到了跃迁谱带的强度。对13C2H2分子位于12240-12350 cm-1波段的三个Πu-∑g+跃迁谱带进行了重新研究,与之前的腔内衰荡光谱和腔内增强光谱相比,参数精度更好,并显示了更好的探测灵敏度。同时15N15N16O在3500-9000 cm-1波段的傅里叶光谱研究也列入第三章。基于有效哈密顿量模型的预测,归属了6523条谱线,得到了65个谱带的振转参数,其中46个谱带是第一次报道,19个谱带的研究参数精度高于之前的研究。在第四章中,我们建立了一套可达液氮温度的低温直接吸收光谱装置。测量了甲烷1.30～1.70μm的直接吸收光谱,光谱测量的噪音水平低至2×10-6cm-1,对应的可探测吸收谱线强度为10-26 cm-molecule-1 (300K, 10Torr)。通过测量谱线的多普勒展宽来得到气体的温度是一种有效手段,并且可以拟合多条谱线取平均值以提高温度的精度。我们持续监测了一段光谱从室温到液氮温度下的变化,并且验证了数据处理时所采用方法的正确性。我们得到了液氮温度下的甲烷5852-6181 cm-1波段1350根和7351-7655 cm-1波段3473根跃迁谱线,同时利用HITRAN数据库中的数据,分别得到了845和1273条谱线的下态转动能级。这些结果可以拟合80 K到296 K之间任意温度的光谱,有助于构建在此波段的甲烷光谱理论模型,其在相关行星光谱学中有重要意义。