在全球气候变化导致大气氧气浓度持续下降的背景下，为揭示青藏高原氧含量变化过程，利用氧气的顺磁性和法拉第磁光效应，研制了高精度磁旋转光谱大气氧气传感器。氧气测量选择近红外磁效应较强的13118.04 cm^-1波数处^PP（1）（J=1）跃迁谱线，结合Herriott光学多通池将有效吸收光程提高至7 m，使用通电螺线管线圈提供180 Gs（1 Gs=10^-4 T）直流磁场。基于噪声测量的信噪比分析显示装置中检偏器的最优偏转角为10°，此时系统总噪声为0.33 μV/Hz^1/2。最优光谱参数条件下的Allan方差评估表明，系统的探测精度为32×10^-6（1σ，60 s）。本装置通过使用稀土永磁体代替通电螺线管线圈，有望进一步提高磁旋转光谱信号强度，提升传感器性能。

为了提高吸收光谱的探测灵敏度，在弱吸收或短光程吸收的情况下实现高灵敏探测，将腔增强光谱技术与磁旋转光谱技术有效地结合起来，发展了高灵敏的磁旋转腔增强吸收光谱技术，并通过测量O2的三重禁戒跃迁谱线验证了该技术的探测灵敏度。实验采用环型增强腔，以避免光束的返回对激光器的干扰。给出了腔的耦合匹配条件，以及镜面反射率、腔损耗对增强因子的影响；同时也给出了在实验中对光谱信号的处理方法。测量结果表明，在谐振腔精细度为F=48，腔内总损耗为13%，以及腔镜的耦合效率为95%的情况下，对O2分子最小相对吸收度约为4.5×10-8(1 s积分时间)。

光外差-塞曼调制磁旋转光谱技术是一种高灵敏的吸收光谱技术。它同时对激光频率和样品的塞曼效应进行调制,然后通过双解调来提取微弱的光谱信号。文内导出了该信号的数学表达式,并对影响线型和灵敏度的多种物理参数进行了分析,获得了与实验相符合的结果。