以马赫-曾德尔干涉仪作为谱分析器,进行了多普勒频移和气溶胶的非相干探测模拟实验。在发射机脉冲能量为500 mJ,重复频率为10 Hz,光谱线宽不超过0.005 cm -1,光束发散角小于0.10 mrad,接收望远镜镜头直径为350 mm,以雪崩二极管为探测器,数字采样率为2×10 7 sampling/s,采样数据位数为16 bit(有效位数为11 bit)的条件下,获得了45°斜程探测距离为2500 m的风廓线,视线风速探测精度为2 m·s -1。模拟结果显示,以马赫-曾德尔干涉仪作为谱分析器的激光雷达可用于火星风沙直接探测。相对于354.7 nm激光脉冲,1064 nm激光脉冲(可以与激光诱导击穿光谱仪兼容)回波的干涉对比度高,Mie后向散射强度高于Rayleigh后向散射强度。

大气后向散射对高重复率卫星激光测距(Satellite Laser Ranging, SLR)的回波接收产生干扰且随测量频率增加愈发严重, 已成为制约SLR工作频率提升的关键因素之一。根据大气散射雷达探测方程, 分析了探测系统接收到的大气后向散射光功率及对回波接收的影响, 以上海天文台现有收发分离的SLR系统为平台, 通过试验验证了分析的合理性; 据此厘清后向散射干扰产生时序, 给出基于激光发射时序控制的后向散射规避方法。通过在高重复率距离门控电路中添加激光点火信号产生模块, 并实时判断后向散射干扰情况以控制点火信号是否延迟输出, 基于FPGA(Field Programmable Gate Array)完成了后向散射自动规避电路, 成功应用在上海天文台高重复率SLR的常规观测中, 实现了对散射的完全规避, 且对Lageos等重点激光卫星的平均点火频率下降率低于2%, 具有很好的推广应用价值。

结合距离选通技术在机载激光主动成像中的应用，对距离选通模型参数的时序关系进行了分析，得出了大气后向散射范围和单位截面的脉冲前点和后点时刻；给出了大气后向散射光强计算方法，并对机载激光主动成像斜程探测距离进行了修正；利用散射截面上点的物像关系，建立了探测成像系统光路图，给出了散射截面反射点与增强电荷耦合器(ICCD)探测器面接收点位置光强的对应关系；通过数字仿真分别得到水平和斜程探测器面光强的变化规律，以及像面上的光强分布情况；搭建了外场实验平台，得到实测结果与仿真结果的数据相对误差基本控制在5%以内，具有很好的符合程度，实测结果验证了所建模型的实效性。

碘分子1107-1108吸收线之间有一个光谱透射率峰。基于该光谱透射率峰的碘分子滤波器对大气分子的瑞利散射有强烈的抑制作用,而对大气气溶胶的Mie散射影响较小。利用这种碘分子滤波器构成的高光谱分辨率激光雷达可以分离大气分子散射和气溶胶散射,从而能够测量大气后向散射比和大气风场。对测量原理和测量精度进行了详细推导,并利用合理的激光雷达和大气参数进行了计算机模拟。模拟结果表明,对于大气后向散射比的测量,夜晚大气高度25 km、白天8 km以下可以达到5%的精度;大气视线风速测量范围为±40 m/s,测量精度在夜晚大气高度5 km、白天4 km以下时优于5%。

基于Mie散射大气激光雷达,对成都地区大气边界层结构随时间变化的特性进行了研究.首先,应用Klett算法对大气激光雷达回波信号进行了反演,得到大气消光系数和后向散射系数.然后,通过对大气后向散射系数曲线进行拟合得到大气边界层混合层高度以及卷夹层厚度等特征参量.基于实测数据对成都地区大气回波信号进行了反演,结果表明,成都地区大气边界层混合层高度较低,卷夹层厚度较薄,且随时间变化的趋势较缓慢,这与成都地区特殊的地理状况有关.

基于Mie散射大气激光雷达,应用Klett算法对回波信号进行了反演,得到大气消光系数和后向散射系数.然后,通过对大气后向散射系数曲线进行拟合得到大气边界层混合层高度以及卷夹层厚度等特征参数.对比雷达实测数据与探空气球所测数据,证明二者存在较好相关性.基于实测数据讨论了四川盆地大气边界层特性对气候的影响.

采用同时测量Rayleigh散射和Mie散射混合信号的多普勒频移的单边缘技术,探测低空中(<12 km)的大气风速.由于大气后向散射比R_b值的变化,导致测量结果有很大的误差.详细分析了R_b值的变化对风速测量灵敏度及测量结果的影响,并做出了在不同R_b值情况下的风速测量校正曲线.结果表明:随着R_b值的增大,风速测量灵敏度有升高的趋势;随着R_b值偏差的增大,测量的风速误差有增大的趋势;同时,在相同的Rb值偏差情况下,随着径向风速的增大,测量的风速误差也有相应的增大.

报道了于1997年3月和5月在安徽光机所进行的低层大气后向散射特性参数测量，获得了对532 nm光的低层大气后向散射特性参数数据，并对测量结果进行了分析。