简要介绍了现代大气光学的概念和内容，从大气分子吸收、大气气溶胶粒子光散射、大气湍流光学特性等方面阐述了现代大气光学的研究和应用状况。

描述了聚合物光纤(polymer optical fiber，POF)传感器的主要特点，介绍了国内外在该领域的研究现状，及其在环境污染监测中的应用，同时讨论了研究的发展方向。

根据瑞利散射、分子吸收线数据库、Mie散射理论和离散坐标法(DOM)，计算了在一定环境下(气溶胶种类、相对湿度、能见度等)，在不同太阳天顶角和不同观察仰角时，因大气同太阳辐射的相互作用而形成的天空背景光谱特性。对0．45～0．95μm波长范围内，天空背景光谱亮度随气溶胶种类、波长、能见度及观察天顶角的变化作了数值计算和理论分析。计算结果表明，利用本文方法所得到的天空背景光谱亮度随太阳天顶角和观察仰角的变化趋势同实测是一致的。

利用激光大气传输及其相位校正四维程序，计算了不同的发射和传输条件对平台聚焦光束水平大气传输及其自适应光学校正的影响。结果表明：自适应光学系统开环时，在弱湍流效应条件下，以D／r₀为特征参量可以很好地表征湍流效应的强弱，SR值满足关系式SR=exp[－0．2(D／r₀)²]，不考虑系统像差时，光束质量因子满足关系式β²=1+1．2(D／r₀)²；随着湍流强度或传输距离的增加，要考虑闪烁效应和相位不连续性对光束质量的影响，以D／r₀为特征参量就不足以表征湍流效应的强弱。另外，对于不同的发射和传输条件，自适应光学系统对激光大气传输的校正范围是不同的，且存在一阈值，条件不同其阈值是不同的。

大气气溶胶对大气辐射和光传播具有重要影响，而标高是反映气溶胶高度分布特征的关键参量。利用连续光谱的太阳辐射计和前向散射能见度仪，测量了大气柱光学特性以及近地面层的大气水平消光系数，获得了可见光波段的大气气溶胶标高的变化特征：随着波长值的增加，气溶胶标高减小；对于实验当地的情况，一般冬季气溶胶标高要大于夏季的气溶胶标高。

2005年11月至2006年1月，选择晴朗无云的天气，利用地物光谱仪和自行设计的基于积分球的光学接收装置，测量了合肥地区的太阳直射光谱。利用Langley方法对测量的数据进行处理，反演了从350nm到2500nm的大气气溶胶光学厚度，550nm处的光学厚度平均值是0．39156，光学厚度随波长增加而减小；对计算得出的光学厚度值作了Junge分布拟合，得到浑浊度系数κ的平均值是0．18895，波长指数ν的平均值是3．26504，结果表明合肥地区气溶胶中小粒子占主导地位。

详细介绍了最新研制的扫描式微脉冲激光雷达MPL－AS以及它的特点和应用，探讨了微脉冲激光雷达探测大气气溶胶水平消光系数分布的数据处理方法，并给出了实地探测和数据分析结果。另外本文也尝试用消光系数与ρ(PM₁₀)的相关关系，计算获得了ρ(PM₁₀)水平空间分布。实地探测的结果表明：扫描式微脉冲激光雷达不仅可以探测大气气溶胶消光系数廓线和云层结构及其随时间的演变过程，还可用于城市大气环境水平方向空中污染状况的自动化扫描监测，获取感兴趣区域气溶胶的时空分布，是有利于空气环境治理的实用工具。

基于Fizeau干涉仪测风激光雷达是利用线列探测器来测量Fizeau条纹的中心移动，以确定由于多普勒效应产生的激光频率变化的。系统噪声及激光本身的发射频率的线宽、光束发散角、发射光及回波信号光在通过干涉仪之前的光强不均匀性，以及探测器的内部结构等因素都会影响到风速的测量精度。本文对这些因素做了较为详细的分析，为提高系统测量精度提供了参考。

前向散射能见度仪测量前向散射光强度，确定大气的消光系数，进而获得大气的能见度值。基于上述原理，考虑雾天大气散射特性，研制了一台前向散射能见度仪样机。通过样机室外雾天散射光强测量值与实地能见度值的比较，给出之间的修正计算公式。样机还在外场与国外同类仪器进行了实测数据对比实验。

植物氮素含量与可见光和近红外光反射系数的比具有很好的相关性，因此利用光谱反射系数可以测定植物氮素含量，为合理的施用养分提供依据。详细讨论了所研制的基于LED光源的植物氮素含量光谱探测仪的设计原理和实现方法，对测量结果进行了分析讨论，结果表明研制的双波长植物氮素含量探测仪满足测量要求。

偏振探测技术应用于大气散射辐射偏振特性测量，由于大气散射偏振态的时空变化特性，要求测量仪器具有实时获取偏振数据的能力。针对这一需求研制了一种新型偏振辐射计，提出了利用偏振透光轴三方向光路平行探测的方案，能够实时获取目标的偏振特性参数。着重分析系统软硬件结构设计，介绍了一种以USB采集卡为核心的信号采集系统，并利用积分球光源对系统进行相对辐射定标，分析了定标数据。实验结果表明，该套系统能够满足大气偏振探测的要求。

研究了Al_xGa_1－xAs／GaAs材料中高Al组份的Al_xGa_1－xAs层在400～500℃与水汽发生氧化反应的氧化特性。许多影响因素，如待氧化层厚度、组分、氧化温度、气体流量都不同程度影响氧化速率，影响到氧化物限制工艺的整体质量。实验得到Al_xGa_1－xAs中x值、厚度、氧化温度等因素与氧化速率有关，并发现气流量对Al_xGa_1－xAs层的氧化过程有重要的影响，实验测定了气流量与Al_xGa_1－xAs层氧化速率的关系。

Rochon棱镜是激光偏光技术中最常见的一种起偏分束棱镜。Rochon棱镜胶合剂的折射率不同时，出射o、e光的光强透射比会不同。另外，胶合层的前后表面并不总是严格平行，因此其偏向角和光强透射比(或光强分束比)要异于正常情况下的值。利用偏振光学的知识和Origin软件计算分析了胶合层的折射率及前后不平行对Rochon棱镜透射比(或光强分束比)和偏向角的影响。结果表明：o、e光的透射比和Rochon棱镜的光强分束均随胶合剂折射率n的增大而增大，且n越接近于1，其光强分束比也越接近于1；Rochon棱镜的光强分束比受胶合层倾斜角θ的影响较大，且胶合层倾斜方向不同，o、e光透射比的变化情况也不同；θ对Rochon棱镜偏向角的影响与其对o、e光透射比的影响相反。