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大气探测激光雷达向大气发射激光脉冲,使用望远镜接收大气的后向散射光,经过光电探测器的转换,再将电信号采集、数字化和记录,通过相应的反演方法,得到所需要的大气参数,它是集"光、机、电、理"为一体的、定量的光学主动廓线遥感工具。自上世纪60年代激光器发明以来,激光雷达大气探测技术就迅猛发展,根据激光脉冲与大气不同的作用原理,米散射、拉曼散射、偏振、差分吸收、多普勒、高光谱分辨、共振荧光、白光探测等技术应运而生,用于探测大气气溶胶和云,大气温度、湿度,大气风场,温室和污染气体等,充分应用到气象、气候、灾害、环境、生化和军事等领域。随着激光技术,光学集机械加工技术和电子学采集技术的发展,大气探测激光雷达的平台也从基地,发展为可移动、船舰载和空基平台。近20年来,由于空间激光技术和大口径轻质望远镜加工技术的发展,大气探测激光雷达已经可以成为卫星载荷,并且已经成为光学主动遥感载荷的主要发展方向之一。目前,星载大气激光雷达主要应用于大气气溶胶和云的测量,先后经历了LITE(The lidar In-space Technology Experiment)、GLAS(Geoscience Laser Altimeter System)和CALIPSO(The Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations)三个阶段。另外,NASA(National Aeronautics and Space Administration)和ESA(The European Space Agency)都已经开始发展下一代的测量的云和大气气溶胶的高光谱分辨率星载激光雷达,来对云和大气气溶胶进行更准确的定量测量。同时,用于测量水汽、二氧化碳等大气成分高精度、高分辨率全球分布的星载差分吸收激光雷达和用于测量全球风场高分辨率时空分布的星载多普勒激光雷达也在研制中,如ASCENDS(ACTIVE SENSING OF CO2 EMISSIONS OVER NIGHTS,DAYS,AND SEASONS),ACE(Aerosol-Cloud-Ecosystem Mission),ADM-Aeolus(Atmospheric Dynamics Mission Aeolus),A-SCOPE(Advanced Space Carbon and Climate Observation of Planet Earth)和EarthCARE(The Earth Clouds,Aerosol and Radiation Explorer mission)。本文将结合其硬件和关键技术的发展,分别对这些星载大气激光雷达进行深入剖析,并提出我国星载大气探测激光雷达潜在的探测体制和关键技术。