痕量气体检测技术能够在工业生产过程中监测危险气体,保障生命安全;对空气污染物进行监测,形成环境评价体系;对人体呼出气体检测,提高疾病诊断的便捷性和准确性。光声光谱（Photoacoustic Spectroscopy,PAS）技术作为一种痕量气体检测技术,能够根据所测声信号来反演气体浓度,具有灵敏度高、选择性强、检测范围大等优点。在PAS技术中,声信号的幅值与吸收线的强度以及光功率均为正比关系,因此可通过选择强吸收线以及提高光源功率的方式提升声波信号的幅值。中红外单频固体激光器光功率可达百m W量级,输出波长调谐范围大,可覆盖多种气体分子吸收谱线,且对应的气体吸收线强度较大,因此进行中红外固体激光源研究以提高PAS系统探测性能对于痕量气体监测技术的发展具有重要意义。首先,论文介绍了标准具实现单频输出的原理,并进行了标准具对于增益线宽压窄效应的理论计算,研究了标准具反射率以及厚度对于单频选取效果的影响。以Tm:YAP晶体作为增益介质,进行了组合标准具单频选取的理论研究,确定了后续实验中标准具的厚度以及反射率。在单频输出的基础上进行了精细调频技术的理论研究,确定了采用调控TEC温度与标准具倾斜角度的组合方案进行精细调频研究。其次,搭建了Tm:YAP固体激光器,对于激光器的连续输出各项性能进行研究与优化。采用双标准具的方法实现了Tm:YAP单频输出,对于单频输出的各项特性进行了研究。为了实现多种气体的高灵敏度监测,研究了Tm:YAP单频输出波长的调谐范围,以覆盖后续PAS传感系统中气体的吸收线。优化了单频输出功率,以提高PAS系统的灵敏度。通过Labview控制TEC的温度与标准具的倾斜角度,进行激光器的精细调频研究。最后,本论文以自研的Tm:YAP单频激光器作为光源,进行了H2O与NH3两种气体分子的PAS技术研究。论文主要从提升激光源的功率与增大气体吸收线的谱线强度两方面对光声光谱系统性能进行了优化,对于H2O和NH3两种待测气体,选取中红外波长对应吸收线进行探测,且实验中光源的功率均为百m W量级,并利用一维共振式光声池对信号进行增强,最终实验证明该激光器作为光源的光声光谱系统具有优异的检测性能,系统检测极限达到ppm量级。