微脉冲激光雷达技术是大气气溶胶观测的重要手段, 当使用紫外激光光源时, 可利用激光诱导荧光信号探测环境中的有机气溶胶。建立了微脉冲荧光激光雷达水平探测有机气溶胶的仿真模型, 并对回波光子数及信噪比进行了数值仿真计算。根据仿真结果设计并搭建了一台微脉冲荧光激光雷达, 通过对系统进行几何重叠因子标定, 减小了近场荧光回波信号的强度误差。以营养肉汤溶液为气溶胶样本对该激光雷达系统开展了测试实验, 实验表明该MPFL系统空间分辨率为7.5m, 实验最大探测距离达到200m。同时与另一台低重频高脉冲能量的荧光激光雷达进行了对比实验, 对比结果显示, 两型激光雷达接收的荧光信号强度变化趋势具有很好的一致性, 相关系数达82%以上。在相同的累加时间下, MPFL荧光信号变化率矩阵标准误差小于0.02%, 具有更好的抗干扰性能, 能够实现对有机气溶胶准确探测, 验证了系统有效性和实用性。

为了实现近地面、多波长气溶胶时空探测，克服激光波长可选择性不足的问题，利用LED丰富的光谱特性，设计了一种新型发光二极管(LED)光源雷达。LED能量小且发散角大，其出光能量、发散角、接收视场角和几何重叠因子都会对LED光源雷达探测距离产生影响。针对共轴LED光源雷达系统的特点，分析了几何重叠因子的特征和计算方法，详细讨论了光源发散角和接收视场角对几何重叠因子的影响。结合LED光源的特点，利用美国标准大气模型对雷达系统的探测能力进行了仿真，优化了光源发散角和接收视场角，在LED能量一定的情况下获得了最大的探测距离。搭建了LED光源雷达系统并完成了初步实验观测，结果表明该雷达夜晚能够接收到240 m远处的大气回波，验证了雷达探测低层大气气溶胶的能力。

分析了用于测云的最佳激光雷达波段,给出了计算雷达方程所需的大气分子 和气溶胶消光系数的垂直廓线模拟图,以及在小孔光阑存在的情况下同轴透射式测 云激光雷达的几何重叠因子模拟图,使用拟定的大气探测激光雷达技术参数进行回 波信号及其信噪比的模拟计算,分析脉冲发射能量、脉冲发射次数、滤光片半宽等 对信噪比不同程度的影响。这对分析测云激光雷达的探测性能具有基本的意义,同 时也为测云激光雷达技术参数的确定提供了理论上的分析依据。