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腔增强吸收光谱技术（Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy,简称为CEAS）是近些年来新兴的一种高灵敏直接吸收光谱技术,现已被广泛应用于大气污染监测、燃烧效率分析以及人类呼吸气体诊断等领域。腔增强吸收光谱技术基于高品质光学谐振腔的弛豫效应,在有限的腔体长度内通过谐振来增强吸收距离,它的有效吸收路径可达几公里至十几公里,由此大大提高了系统测量灵敏度。它不同于传统腔衰荡光谱技术（Cavity Ring-Down Spectroscopy,简称为CRDS）通过测量腔的衰减时间对腔内气体介质吸收光谱进行反演的方式,而是直接通过测量腔的透射光强信号来分析计算腔内介质的吸收光谱。因此在保持测量精度的同时,无需对激光进行快速关断,系统也无需高速采集数据,使得光谱系统结构更为简洁、测量更为简单。本课题以人类呼吸气体诊断的需求为背景,在分析典型腔增强吸收光谱系统性能特点的基础上,重点研究探讨三种不同的腔增强吸收光谱技术方案,旨在提高这类系统的测量性能,为后续人类呼吸气体诊断系统的研制奠定基础。本课题主要的工作包括:介绍了腔增强吸收光谱技术和呼吸气体诊断的相关背景与研究现状;基于法布里-珀罗腔（Fabry-Párot cavity,F-P cavity）基础理论,针对宽光谱腔增强（Broadband CEAS,BB-CEAS）和光反馈腔增强（Optical feedback CEAS,简称为OF-CEAS）技术方案中的重点问题进行分析;结合宽谱腔增强吸收光谱技术和光反馈腔增强吸收光谱技术若干问题的理论分析,提出了三种气体检测用光谱检测实验方案,并进行了实验。具体内容包括:（1）设计并搭建了直腔型宽谱腔增强系统,并对系统具体性能进行测试;（2）设计并搭建了短腔长的折叠腔宽谱腔增强系统,并进行系统可行性检测;（3）设计并搭建了V型腔光反馈腔增强系统,通过对大气中的水汽的测量实验,评估该系统性能。实验结果证明,所探索的各种技术方案中,直腔型宽谱腔增强方案因窄线宽激光匹配窄线宽的腔谐振频率难度较大,使得腔增强吸收光信号强度不够稳定,导致其测量精度差,无法满足人类呼吸气体诊断需求;所设计的短折叠腔宽谱腔增强方案理论可行,并且实验能够探测到宽谱透射曲线,但由于系统所用光源光功率密度较低,普通光谱仪响应强度不够而无法给出高精度腔内气态介质的吸收光谱曲线;光反馈腔增强系统因光反馈频率锁定和线宽压窄效应,很好地解决了激光在谐振腔内的谐振问题,因此信号信噪比最好、测量精度最高,在较长时间内对系统进行多次测量,实验结果的重复性优于0.6%。对腔内残余气体进行探测,测量的光谱曲线与Hitran给出的理论气体吸收光谱曲线吻合,由此验证实验结果的可靠性。最终测得光反馈腔增强吸收光谱的系统等效噪声灵敏度（Noise Equivalent Absorption Sensitivity,简写为NEAS）NEAS=8.78×10-9cm-1Hz-1/2,腔内水汽的最小可探测吸收浓度1.6ppm（part per million）,由此推断,系统测量氨气浓度可达ppb（part per billion）量级,为下一步呼吸气体标志物氨气的浓度测量奠定了基础。