激光在云层的辐射传输问题是激光在随机介质传播与散射特性研究的重要组成部分。并且云层作为大气中一种常见的离散随机介质,不可避免的会对星地激光通信、大气遥感和目标探测等工程应用造成干扰,因此研究激光在云层的辐射传输特性对星地激光通信、大气遥感和目标探测等方面具有重要意义。本文基于大气辐射传输理论,分别研究了激光在平面平行和球形边界水云和冰云大气中的标量和矢量辐射传输特性,主要工作包括:1.介绍了云层散射辐射的一些基本概念,结合球形液滴粒子和非球形冰晶粒子的微物理参数,给出水云和冰云的平均散射特性,研究了具有一定分布特性的水云和冰云的散射相矩阵。2.基于平面平行边界大气的标量辐射传输方程,采用离散纵标法,数值计算了均匀水云大气和冰云大气的反射率和透过率随水云和冰云大气参数如:光学厚度、有效半径、观测角等的变化情况,并且分析了垂直非均匀水云和冰云覆盖水云的重叠云模型对激光辐射传输特性的影响。3.基于矢量辐射传输的蒙特卡罗模型,首先将平面平行边界大气扩展至球形边界大气,研究了两种边界大气模式下(平面平行边界和球形边界)水云和冰云大气的反射率差异。其次在考虑球形边界大气下,即大天顶角入射时,数值计算了三种激光波长(0.65μm,0.85μm,1.55μm)的矢量辐射传输特性随水云和冰云的光学厚度、有效半径、液/冰水含量、地表反照率和相对方位角的变化情况。结果表明:在基于平面平行边界大气的标量辐射传输时,随光学厚度的增加水云和冰云大气反射率增加,透过率减少;随有效半径的增加反射率减少,透过率增加;并且随观测角的变化冰云和水云大气反射率和透过率与散射相函数有相对应的关系;此外对于垂直非均匀水云和重叠云模型,水云的非均匀性和重叠云对水云和冰云大气的辐射传输均有较大的影响。在平行平面和球形边界大气下随天顶角的增加水云和冰云大气反射率的误差逐渐增大。在基于球形边界大气的矢量辐射传输时,随光学厚度、液/冰水含量的增加水云和冰云大气反射率增加,偏振度减少,而随有效半径和地表反照率的增加水云和冰云大气反射率减少,偏振度增加;不同波长和相对方位角对水云和冰云大气反射率和偏振度的影响是不同的;此外不同冰晶粒子模型对冰云大气反射率和偏振度的影响较大。