大气水汽是重要的大气参量,在大气中存在着三相态的变化,对人类的生产和生活都有非常重要的影响。开展全天时的大气水汽测量,对于了解大气水循环的过程以及揭示大气运动的规律具有非常重要的作用。拉曼激光雷达可实现高精度、高效率的大气水汽廓线测量,为大气环境研究、气象预报及自然灾害预警预报提供可靠的数据支持。论文针对大气水汽的全天时探测需求,开展日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽的技术研究。日盲紫外域拉曼激光雷达选择Nd:YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0 nm作为激励光源,其激励的氧气、氮气和水汽分子的振动拉曼散射光谱分别是277.5 nm,283.6nm,294.6nm,全部位于日盲紫外光谱的范围内,虽然在白天探测时不受太阳背景光的影响,但是却遭受臭氧吸收的影响,水汽混合比的数据反演也需要对臭氧吸收项进行修正,而实时臭氧浓度可通过拉曼差分法测得。因此相比于其它波段的振动拉曼激光雷达,日盲紫外域拉曼激光雷达的水汽探测需要增加氧气的振动拉曼散射通道,实时探测臭氧浓度,修正大气水汽混合比,提高大气水汽反演精度。论文开展日盲紫外域拉曼激光雷达系统的设计工作,选取镭宝公司SGR-20型号的Nd:YAG激光器为发射系统,其四倍频266.0 nnm激光输出能量100 mJ,重复频率为10 Hz,选择口径400mm、焦距3000mm的卡塞格林望远镜为接收系统,重点设计了一套基于高光谱分辨率光栅和窄带宽平面紫外反射镜的高光谱分光系统,以实现对日盲紫外激励光谱及其振动拉曼散射信号的分离提取。同时,论文从太阳背景光谱、大气透过率、臭氧对激光光源及其拉曼散射光谱的吸收、荧光信号的影响等方面分析了日盲紫外域拉曼激光雷达探测大气水汽的影响因素,开展了系统的仿真分析研究。结果表明,在臭氧浓度为30 ppb的条件下,日盲紫外域拉曼激光雷达系统可实现全天时状态下2 km高度范围内大气水汽混合比的探测。最后,依托西安理工大学激光雷达大气遥测研究中心的现有仪器设备,搭建了日盲紫外域拉曼激光雷达系统,开展全天时大气水汽的探测研究。实验结果表明,在激光脉冲累加10000次(16.7分钟)条件下,系统可以初步实现高度1.2 km内的大气水汽探测,验证了系统附的可行性。