随着我国经济的快速发展，城市群区域大气复合污染状况愈加严重，光化学烟雾和高浓度臭氧污染频繁出现在我国东部地区。差分吸收激光雷达作为一种高时空分辨率的大气探测仪器，可以测量大气臭氧时空分布图，有助于分析大气臭氧的发展演变。本工作致力于对流层臭氧分布的差分吸收激光雷达探测关键技术研究，通过信号模拟确定了系统设计的关键技术参数，通过实验优化了差分吸收激光雷达系统光源，完成了系统的调试和集成，研究了信号处理算法和臭氧浓度反演算法，并利用车载差分吸收激光雷达进行了多地区实验，测试和改进了数据处理算法。　　根据研制目标，对多波长的回波信号和信噪比进行了仿真计算，优化了系统关键器件的相关参数;差分吸收激光雷达光源利用特定气体的受激拉曼散射原理产生，通过研究H2、D2和CO2三种气体在266nm和355nm激光器作为泵浦源下，受激拉曼散射激光能量与入射窗口聚焦透镜、气压、泵浦能量之间的关系，找到了最佳配置参数;完成了系统的调试和集成;最后，通过实验数据测试了搭建系统的探测性能。　　通过实验方法确定了差分吸收激光雷达几何因子以及几何因子比值;提出了一种新的臭氧浓度反演算法——Fernald-DIAL算法，该算法能够同时反演得到对流层臭氧浓度和气溶胶消光系数，解决了气溶胶对臭氧浓度反演的干扰;提出了云消除算法，减小薄云存在时对臭氧测量结果造成的剧烈抖动。　　分析研究了车载差分吸收激光雷达测量的多地区臭氧时空分布，该系统在合肥进行了测试实验;在长春与臭氧探空仪进行了一个月的对比实验，实验结果表明了该系统测量大气臭氧的有效性和可靠性;此外，在广州亚运会期间对广州的臭氧浓度时空分布进行了实时测量，并对测量结果进行了分析。