空间太阳能电站(SSPS)方案之一是采用激光束实现天-地能量传输。研究激光能量传输的可行性，需要对激光束穿过大气层的过程进行分析。理论分析并数据模拟了激光在大气层中传输的过程，分析了大气在不同高度处对激光的作用，计算了不同高度处的激光光强和分布，同时分析了相应的大气温度和折射率的变化规律。研究发现，利用激光实现大气层垂直方向上的能量传输，需要控制激光的功率密度在一定范围，以减小能量的损失，同时避免对大气产生明显影响。在一定传输功率下，可以通过增加光束口径来减小激光的功率密度。

针对现有大气折射率剖面模型中干项简化模型较多、使用中难以取舍和湿项简化模型精度较低等问题，利用某台站实测探空数据，对现有几种大气折射率剖面模型的精度进行了分析。在此基础上，基于小波聚类和EOF（经验正交函数）分析方法，构建了一个能够考虑天气特征的大气折射率剖面改进模型，并利用实测数据对其精度进行了验证。结果表明：改进模型拟合精度较现有模型精度有明显改进。其中，干项模型能够充分考虑台站本地气候特征，精度更高；湿项模型将天气类型细分为四类，比现有模型精度最大提高了约6个折射率单位。同时，改进模型天气类型划分方法较容易被非气象专业人员理解，便于此模型推广应用。

大气折射率是影响光电探测领域测量精度的重要因素。为了提高光电测量精度,提出利用纯转动拉曼激光雷达信号反演低层大气折射率廓线的方法。通过接收N2和O2的纯转动拉曼回波信号,由双光栅单色仪分光后获得高低量子信号。根据高低量子信号的比值反演得出大气温度和大气压强廓线,从而获得大气折射指数垂直分布。通过与折射指数理论模型相比较,表明纯转动拉曼激光雷达反演对流层折射指数有较高的精度。给出了多组折射指数廓线的反演结果,得出多天夜晚不同时刻折射指数的特性。结果表明一天中不同时刻折射指数变化较小,7.5 km内最大相对误差约为0.4%; 不同月份之间折射指数波动较为明显,4.5 km内相对误差可达3.5%左右。