提出一种基于正则化方法改进的气溶胶微物理特性反演算法，通过引入模式半径范围作为先验约束，并对差异最小值附近的解进行平均，以解决反演时存在的欠定问题。对1500组不同类型的气溶胶粒径分布进行仿真，测试了所提反演算法对气溶胶微物理特性参数的反演精度与稳定性。考虑在20%随机高斯噪声的影响下，90%以上气溶胶的有效半径、体积浓度和表面积浓度反演相对误差可被控制在±33%、±45%和±50%范围内。误差统计结果表明，所提算法基于多波长的气溶胶光学特性，可实现对气溶胶粒径分布的可靠反演。

利用Nd:YAG 激光器产生10 Hz 的1064、532 和355 nm 激光束作为光源，研制了用于对流层大气气溶胶探测的全天时多波长激光雷达，实现了溶胶Mie散射信号在紫外、可见和红外三个波段的精细分离和提取。通过小孔光阑和窄带干涉滤光片对背景光的强烈抑制，实现了全天时探测。通过对三波长Mie 散射信号日间和夜间探测信噪比数值仿真和实际探测信噪比分析，得出日间探测时532 nm 的信噪比最低，夜间探测时355 nm 的信噪比最低，这与数值仿真结果一致。通过分析实际探测信噪比为1时的数据，得到该系统日间探测高度可达8~10 km，夜间探测高度可达10~12 km。对西安地区晴天、多云天和雾霾天的初步探测结果表明，该多波长激光雷达的性能完全能够满足对流层内气溶胶粒子的全天时和不同天气情况下的探测要求。