为探测水中甲烷气体浓度，研制了一种基于离轴积分腔输出光谱的水中溶解甲烷传感系统。系统由分布式反馈激光器（中心波长为1 653 nm）、激光器温度控制模块、激光器电流驱动模块、谐振腔/气室、光电探测器、数据采集模块、数据处理模块和气液分离模块构成。利用配备的甲烷气体样品和纯氮气（N₂），分别开展系统有效光程标定、直接吸收光谱信号的标定和稳定性测试等实验。使用浓度为10×10^-6的甲烷气体样品标定了系统有效光程，约为1 906 m。将纯氮气作为目标气体，测量系统的稳定性。Allan方差分析结果表明，当积分时间为2 s时，系统检测灵敏度为92.8×10^-9，当积分时间增加到134 s，系统的灵敏度可提高到13.2×10^-9。利用该系统开展自来水、雨水和湖水样品中溶解甲烷的浓度检测实验，结果证实了该技术及系统的工程实用价值。该研究及相关结果为水质检测和天然气水合物等清洁能源的勘探开发奠定了良好的基础。

基于离轴积分腔输出光谱技术，设计并研制了一种红外二氧化碳（CO₂）传感系统.采用中心波长为1 572 nm的分布式反馈激光器，选择6 359.96 cm^-1处CO₂的吸收谱线作为目标谱线.研制的谐振腔长度为60 cm，测得的有效光程为1 200 m.采用波长调制光谱技术与直接吸收光谱技术分别测量CO₂的吸收光谱，前者测得的光谱信号的信噪比为130，优于后者的信噪比80.将波长调制光谱技术与离轴积分腔技术相结合，利用LabVIEW软件提取二次谐波信号的幅值.利用配备的气体样品，开展了传感器标定、稳定性及动态响应性能测试等实验.使用纯氮气（N₂）进行了稳定性测试，艾伦方差表明，当平均时间为96 s时，系统的检测下限为5.1×10^-6；当气体流速为500 sccm时，实验测得的响应时间小于20 s.利用该系统开展了连续16.5 h的大气CO₂浓度在线实时监测和人呼出气体中的CO₂含量检测，均呈现出较好的性能.该系统具有易操作、响应快、灵敏度高等优点，未来可广泛应用于大气环境检测、医疗诊断等方面.