本发明公开了一种提高光化学气体传感器探测灵敏度的方法，包括：步骤一，利用光化学气体传感器的激光发射器发射出激光；步骤二，将步骤一中激光射入到光化学气体传感器的增益介质中，使激光处于集居数反转状态，产生受激辐射；步骤三，利用步骤二中产生的受激辐射，使受激辐射产生的光信号通过集居数反转状态的气敏材料薄膜时，产生并发射出放大的自发辐射信号；步骤四，收集放大的自发辐射信号，以探测增益介质对环境气氛变化的响应。本方法为提高光化学气体传感器的灵敏度提供了新的有效思路，该方法得到的受激辐射光具有较大功率，谱宽窄于自发辐射，且其收集效率高，大幅度提高光化学气体传感器的信噪比及光化学气体传感器探测灵敏度。