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多波段混叠式内腔气体传感系统及传感方法。该系统包括激光谐振内腔部分(包括第一光分束器,及由泵浦光源、光波分复用器、掺杂光纤、光隔离器和可调光衰减器构成的两路增益通路、以及光合束器和F-P可调谐光滤波器)、气体传感部分(包括气室和光反射镜)以及探测解调部分(包括光耦合器、第二光分束器、两个光探测器、数据采集模块与计算机)三部分。将掺杂不同稀土离子的有源光纤混叠在同一系统中,使系统同时覆盖多种掺杂离子的激射波段,可大幅拓宽系统的波长扫描范围,使该系统具有同时检测更多种类气体的能力。本发明具有很强的扩展性,可以在系统中通过插入新的增益通路,达到进一步扩展系统波长扫描范围的目的。