光程吸收光谱技术是吸收光谱技术发展中的一个重要分支，近年来基于不同光源技术、吸收腔技术、探测方式的光程吸收光谱技术大量涌现。随着对探测灵敏度和吸收光程长度需求的提高，出现了基于增强吸收原理的光程吸收光谱技术，包括：积分腔光谱（ICOS）、腔增强吸收光谱（CEAS）和腔衰荡光谱（CRDS）。增强吸收光谱技术具有高光谱分辨率、高灵敏度、快速响应、便携等优势，但至今缺乏统一的概念和明确的分类依据。本文梳理了吸收光谱技术的发展历程，明确了多光程吸收光谱技术的概念。依据吸收腔内是否发生谐振吸收，提出了基于谐振原理的吸收光谱技术这一概念，分析总结了谐振吸收光谱技术的研究现状，并对这些技术在各领域的应用进行概述。最后，对谐振吸收光谱技术中关键技术的未来发展进行了展望。

腔增强吸收光谱技术（CEAS）具有测量精度高、响应时间快、空间占用少等优势，在痕量气体检测与精密光谱测量中发挥了重要作用。本文结合计算与实验结果，阐明了腔增强技术对信号增强的共性原理及实验测量吸收系数的方法，进而介绍了几种具有代表性的腔增强吸收光谱技术，包括：相干光CEAS技术、非相干光CEAS技术及光梳相干宽带CEAS技术等。以此为基础对腔增强吸收光谱技术在大气污染检测、生物医疗传感、化学反应动力学诊断等方面的应用进行综述。最后对腔增强吸收光谱技术的未来发展进行了展望。

不论是在科学研究, 食品安全, 医学检测, 还是在安全事故预防等领域, 对多组分混合气体进行快速、 准确的定性定量分析已经成为一种迫切的需求 。 拉曼光谱法是一种强大的气体传感方法, 既能克服传统的非光谱法检测时间长、 重复性差等弱点, 又能弥补吸收光谱法无法直接测量同核双原子分子的缺点, 同时还能使用单一频率的激光器对多组分混合气体进行定性和定量分析。 但由于物质固有的弱拉曼效应, 加之气体的拉曼效应一般远低于固体和液体, 这极大地限制了拉曼光谱法在气体传感领域的应用。 如何提高气体的散射强度是使气体拉曼传感技术得到更广泛应用的关键。 目前最主要的气体拉曼传感增强技术包括腔增强技术和光纤增强技术。 腔增强技术从提高与待测气体作用的激发光强度和作用路径来从源头上增强拉曼散射信号, 包括多次反射腔增强、 F-P腔增强、 激光内腔增强。 光纤增强则从提高球面散射光的收集效率来增强拉曼散射信号, 使绝大部分拉曼散射光都能进入光谱探测器, 包括镀银毛细管增强和空芯光纤增强。 简要介绍了上述两种技术的的增强原理, 汇总了研究进展以及应用现状, 并讨论了它们各自的优势以及局限性, 最后着眼于多组分痕量气体的检测, 展望了气体拉曼传感技术未来的发展趋势。 尽管目前基于吸收效应的光谱分析方法在气体检测领域占据主导地位, 尤其是光声光谱法, 但在不久的将来, 气体拉曼传感技术有望在气体检测领域得到越来越广泛、 越深入的应用。

目前气测录井主要采用气相色谱分析，气相色谱需要氢气助燃，氢气和持续的火焰有一定危险性需要远离井口，从而导致气体探测时间延迟，拉曼光谱有望解决这一问题。针对气测录井现场高灵敏度、快速多组分气体检测的需求，研发了一套基于腔增强的气体拉曼光谱检测系统，该系统灵敏度高、体积小、安全方便、可实现烷烃、氢气和二氧化碳等多种气体同时探测。本文首先描述了系统的设计与参数，然后在实验室测试了该系统对于烷烃气体和非烃气体进行分析的工作性能，实验结果表明该气体拉曼光谱检测系统对甲烷、氢气和二氧化碳的探测线性度良好，检测限分别为30 ppm、201 ppm和495 ppm。之后将该系统于山东东营胜利油田进行了现场试验，并与气测录井的气相色谱仪分析结果进行对比，实验结果表明，拉曼光谱系统与气相色谱仪分析结果吻合度较高，相比气相色谱具有更高的时间分辨率，同时能够探测到气相色谱所不能探测的氢气等气体浓度变化趋势，满足气测录井现场高灵敏度、快速及多组分检测的需求。