使用拉曼-米激光雷达在南京北郊进行常规性检测, 通过分析激光雷达回波信号, 借助气溶胶质量浓度的线性模型和指数模型进行气溶胶质量浓度空间垂直分布反演。为提高反演的精确度, 对米散射信号进行近场修正, 消除重叠因子的影响, 拉曼散射信号进行小波分析等去噪方法处理。处理过的米散射信号用来反演0~3 km大气的气溶胶质量浓度, 拉曼散射信号用来反演3 km~10 km大气的气溶胶质量浓度, 然后通过2个信号拼接反演中低层气溶胶质量浓度。实验结果: 2种模型反演的气溶胶质量浓度在不同时刻的相关性系数为0.991和0.973 6, 具有一定的可信度。

为了解平流层大气温度变化规律，利用瑞利-拉曼-米散射激光雷达对南京上空平流层温度进行长期观测，对观测数据的分析表明: 夜晚平流层温度受到重力波的影响，重力波破碎会导致局部温度升高，温度相对变化可以达到12%；在季节变化的过渡月份(4月和10月)，平流层中低层温度会有所升高，对应的平流层高层温度降低；平流层温度月变化方面，除局部由于行星星际波的影响外，各月份平流层温度整体上相对比较稳定，激光雷达所测大气温度与大气模式温度具有一定的差别。最后，利用平流层温度廓线提取了重力波信息。

利用拉曼-瑞利-米激光雷达对南京北郊雾霾气溶胶进行观测和分析,并和气象预报相比对。2009年12月2日进行了长时间连续的观测实验,分析比较2009年12月2日观测的雾霾激光雷达距离矫正信号和2011年1月10日南京北郊晴空大气边界层气溶胶激光雷达距离矫正信号的区别和特征。实验结果表明：2009年12月2日10：00至19：00观测出现雾霾,激光雷达观测到雾霾出现的时间段和当天南京气象预报相吻合;南京北郊雾霾出现在低空300 m左右,厚度大约为700 m,大气边界层气溶胶出现的高度为1 000 m左右,厚度大约为1 500 m。

介绍了综合使用瑞利、拉曼、米散射三种技术的激光雷达的基本结构与拉曼散射温度反演原理。对其中的拉曼回波信号进行了背景噪声扣除、滑动平均和小波变换降噪，在此基础上分析了气溶胶对拉曼激光雷达温度廓线反演的影响。利用上述激光雷达信号处理方法对南京上空的温度廓线进行观测，反演了2010年11月19日18时53分至19时35分连续观测的数据。反演的温度廓线表明，观测开始至观测结束，5.5 km处的温度变化为2 K的波动变化；对2010年11月整月的观测数据进行分析处理，得到11月份上中下三旬的平均温度廓线。在10 km高度处，下旬温度比上旬温度低4 K，随着入冬的进程，低空段的大气温度递减率有明显增大的趋势；11月的月平均温度在5~10 km处低于模式值4 K左右，并且两者几乎平行，说明11月份5~10 km各高度温度比模式均低4 K左右。

介绍了南京北郊大气气溶胶观测及其数据分析结果。利用 Raman-Rayleigh-Mie激光雷达系统对南京北郊气溶胶进行常规观测，并对观测数据进行反演分析。详细分析了米氏散射气溶胶消光系数的反演结果随边界值变化的灵敏度，提出了较为准确的气溶胶边界值的确定方法，由此得到较为准确的气溶胶光学参数。通过与地面观测结果的比较，说明了Raman-Rayleigh-Mie激光雷达的观测结果具有可比性，其边界值的确定及其反演方法在一定程度上可信，可行。

设计了具有双峰滤波特性的相移光栅及取样光栅, 利用传输矩阵方法对其滤波特性进行了研究。结果表明, 多π相移光栅及π相移取样光栅均可获得双峰滤波特性, 并且π相移取样光栅比多π相移光栅具有更好的双峰滤波特性, 其反射频谱的旁峰幅度比多π相移光栅低得多。调整π相移取样光栅的占空比(取样长度与取样周期的比值)位于0.66～0.8范围内时, 得到了更好的双峰滤波特性, 特别是占空比为0.75时其旁峰反射率整体上处于最低值。

大气温度廓线及其时间演变特征资料在地球科学领域具有重要的应用, 为获取高时空分辨的大气温度的垂直分布, 建立了瑞利-拉曼温度测量激光雷达。介绍了瑞利-拉曼激光雷达进行温度测量的主要原理和研制的瑞利-拉曼激光雷达的主要参数；数据处理方面, 通过背景噪声剔除和小波算法降噪提高系统的信噪比；使用研制的激光雷达对大气温度廓线进行观测, 将观测结果与大气模式数据和卫星观测结果进行对比, 均显示较好的一致性,证明了激光雷达温度测量结果的准确性, 其温度测量数据可以用于气象学研究。

绝缘体上硅(SOI)提供了一种 “Si/SiO₂/Si”三层结构,采用深度反应离子刻蚀(DRIE)工艺,利用其中的二氧化硅绝缘层作为刻蚀自停止层,可以有效控制深硅刻蚀的深度,从而得到厚度均匀、无残余应力的体硅薄膜。利用这层体硅薄膜作为微变形镜的镜面,对DRIE工艺和硅/玻阳极键合工艺等进行了深入研究,研制了基于SOI的薄膜式微变形镜的加工工艺,获得了微变形镜样件并进行了初步测试。该微变形镜采用静电力驱动,具有69个驱动单元,通光孔径为10 mm。经测试,其表面质量在7.6 mm×7.6 mm测试区域内波峰波谷(PV)值约为1.2 μm,均方根(RMS)值约为193 nm;局部表面质量达到PV值约为8.3 nm,RMS值约为1.2 nm;在施加120 V电压时,镜面中心最大变形量达到4.25 μm以上。