大气温度是大气热力与动力学过程和大气物理化学等研究中的重要参数之一。在过去的几十年中，对于大气温度的研究已经被越来越多的研究者所关注。大量模式以及观测资料显示:对流层温度正在逐渐上升而平流层温度在下降，因而，对大气温度的研究将有助于对全球气候变化的深入研究。同时，对中层大气中发生的复杂光化学反应的研究也离不开大气温度这一重要的气象要素。　　激光雷达作为一种主动式探测设备，由于它具有高的空间和时间分辨率，已经成为大气探测、环境监测和气候变化等研究中的重要手段之一。中科院安徽光机所于2014年成功研制了L1000激光雷达，并利用该激光雷达实现了合肥上空5-75km高度范围的大气分子数密度以及温度垂直廓线探测。本论文共分为两篇。　　第一篇是全文的综述部分，共有两章。第一章主要介绍了大气层中温度的垂直分布特征、大气温度探测的意义和常见的用于大气温度探测的设备。第二章概述了激光与大气粒子的相互作用机制，推导得出了激光雷达方程，简要介绍了激光雷达系统的基本组成部分，列举了目前利用激光雷达进行大气温度探测的方法。　　第二篇为L1000激光雷达大气温度探测。共分为五章。第三章详细介绍了L1000激光雷达系统的设计方案和关键技术。第四章论述了利用L1000激光雷达进行中层大气25-75km范围大气温度的垂直分布探测原理和方法以及具体的数据反演步骤;提出了激光雷达回波信号的模拟仿真的新方法;通过数值模拟计算验证了反复迭代修正大气透过率算法在基于瑞利散射原理反演温度廓线方面的可靠性。第五章阐述了利用L1000激光雷达进行对流层、平流层低层5-28km范围大气温度的探测原理和方法;通过数值模拟计算，分别验证了反复迭代修正大气透过率算法在基于振动拉曼散射原理反演大气温度方面的可靠性和后向积分相对于前向积分在温度廓线反演方面的优越性。第六章给出了利用该激光雷达进行大气分子数密度和大气温度探测的初步结果;通过理论分析得到了影响基于振动拉曼散射和瑞利散射原理大气温度探测精度的因素，针对各个因素采用数值模拟计算的方式得到了对反演的温度值的影响程度。第七章是对本论文所做工作的总结并给出了后期工作计划。