中高层大气(20-100 km)是一个十分重要且极具应用价值的区域,已成为近些年倍受空间科学方面的有关学者关注和研究的热点领域。对该区域内全天时大气风场进行实时准确地测量对了解该空间区域大气的变化规律及其动力学现象至关重要。相比于其他风场观测技术,直接探测测风激光雷达以其高时空分辨率、高测量精度的优势能够实现对该空间区域三维风场的连续观测。但是,受白天时间段强天空背景噪声的影响,致使雷达系统在白天环境下工作时探测距离严重受限。为解决上述观测问题,本论文基于已有70公里直接探测瑞利测风激光雷达设备,开展用于全天时瑞利多普勒测风激光雷达的超窄带滤光技术的探索研究,以求完善瑞利多普勒测风激光雷达白天风场观测的功能,从而实现对中高层大气风场的全天时连续不间断观测的目的。通过对国内外应用于激光雷达的窄带滤光技术的调研与分析,提出了将干涉滤光片(IF)与法布里-珀罗干涉仪(FPI)进行组合的设计思路来实现对激光雷达系统的工作带宽进行压缩的目的。通过对组成窄带滤光器的各光学器件参数进行优化设计,确定干涉滤光片(IF)带宽为0.15nm(355nm激光波长),法布里-珀罗干涉仪(FPI)带宽为8.39 pm,其自由谱间距(FSR)为150.02 pm(相对于355 nm激光波长)并于白天时间段对背景噪声抑制效果进行测试实验。通过对比加入IF后的大气回波信号,采用窄带滤光片后,系统采集的白天背景噪声减弱为原来的4.89%,在累积时间15 min的情况下,探测高度从22km增至33 km,提高了探测高度。与此同时,实验结果显示回波信号中依旧存在较强的背景噪声,因此,为进一步压缩系统带宽,在原有经验基础上,提出了 IF与两个分辨率不同的FPI串联的方式来实现最大限度压缩系统带宽的目的,从而尽最大限度抑制白天噪声,进一步提高探测距离。通过白天时间段内对大气回波信号的采集实验,对比加入IF的实验效果,加入该滤光器后背景噪声最大降低为加IF后的背景强度的2.3‰,探测高度提高到55 km。最后,于2019年7月和8月间在新疆进行外场观测试验,与无线电探空仪进行了东西向风速比对试验,实验结果显示,雷达系统的东西向风速测量结果与无线电探空仪比较结果吻合度较好,实现了雷达系统在白天时间段对中高层大气风场观测的目的,验证了所设计窄带滤光器应用于全天时瑞利测风激光雷达系统的可行性,为中高层大气全天时测风激光雷达的研制提供技术参考。