大气温室气体浓度监测是研究温室气体浓度与气候变化之间相互关系的前提。CO2、CH4等温室气体是大气重要的组成部分，温室气体浓度逐年升高引起气候变化已经日趋明显，为了能够更加准确地了解两者的关系，获得更多更准确的温室气体浓度数据就显得十分必要了。本论文以二氧化碳监测为应用目标，研究超高光谱分辨率探测技术，获得的研究结论可为精确获得大气中CO2浓度数据提供重要帮助。　　 本论文分析并总结了获取精度1～2.5ppm CO2浓度对星载遥感仪器提出的技术指标要求，要求遥感仪器可同时探测1.61μm CO2弱吸收谱带、2.06μm CO2强吸收谱带以及0.76μm O2 A-band吸收谱带，并且取得不低于0.1nm的光谱分辨率和不少于150的信噪比要求，同时要求获得尽可能多的有效数据。从理论上对比研究了光栅衍射技术、傅里叶变换光谱技术和空间外差光谱技术实现CO2探测技术指标的可行性和实现难易程度，最后选择了由三个相似光栅光谱仪组成CO2光谱探测仪的方案展开研究和研制工作。为验证理论分析结果，率先选取了1.61μm CO2吸收谱带构建CO2探测仪的原理验证平台，该平台可实现探测光谱范围1.591～1.621μm，光谱分辨率优于0.1nm。在构建验证平台过程中主要完成了光学参数计算、探测器选型、电子学设计和实现、计算机程序和探测器非均匀性校正算法等工作。最后，在构建的验证平台上开展了一系列试验。图像处理算法验证实验，成像效果证明了盲元检测和非均匀性校正算法运行良好。验证平台探测灵敏度测试结果显示，系统信噪比高于150。提出基于逐线积分辐射传输模型模拟光谱曲线的光谱标定方法，采用了模拟光谱进行标定准确度测试，测试结果显示光谱标定精度优于光谱采样间隔。1.55μm激光光谱测试试验，推算出原理验证平台的带通为0.27nm，表征了验证平台的光谱分辨能力。实验室和外场光谱获取试验，实验结果显示验证平台具有一定的光谱分辨能力，验证了系统设计正确。但仍存在许多问题，需解决这些问题之后才能够准确地获得精细CO2吸收谱线，用于温室气体的遥感探测应用中。