大气温度廓线对于研究大气传输与辐射、气象变化、地气辐射平衡等具有重要意义。转动拉曼激光雷达作为新型的大气温度廓线遥感工具,有助于大气科学研究、精细气象预报及特殊气象事件预警预报。但目前已有的拉曼激光雷达多采用两路温度敏感性相反的转动拉曼信号之比反演大气温度廓线,需要进行参数校正,而多通道拉曼激光雷达可以更直接精确地反演大气温度廓线,对测温激光雷达的实用化具有重要意义。本文以实现大气温度的绝对探测为目标,从分子拉曼散射原理出发,深入研究了基于多条氮气转动拉曼谱线的绝对探测大气温度技术;优化设计了以闪耀光栅和光纤布拉格光栅为核心的两级多路拉曼激光雷达分光系统,使氮气分子反斯托克斯偶量子数谱线间的间距与光纤阵列中光纤包层直径相匹配,考虑氧气分子谱线的影响,最终选择J=2,4,6,10,12,16这六条谱线来反演大气温度廓线。设计了用于谱线提取的光纤阵列,分析了光纤阵列的品质影响因素。结合模式耦合理论,以耦合效率为目标,分析了耦合效率与耦合透镜直径及单模光纤的模场半径间的关系。当耦合透镜直径D=50mm,焦距f=220mm,单模光纤模场半径ω0=1.75μm时,耦合效率可达0.812。由于实际加工的光纤阵列与理想设计的光纤阵列存在偏差,通过构建耦合模型,着重分析了当光纤端面发生横向偏移、纵向偏移以及角度偏转时,其偏移量及偏移角度大小对耦合效率的影响。当光纤阵列纤芯间距误差控制在土1μm以内,耦合透镜离焦量控制在±20μm以内时,系统的耦合效率可达0.45以上。以多通道光电倍增管为核心搭建光电检测系统,实验测得各通道增益一致性在92%以上,通道间的串扰小于0.2%。以宽谱光源作为入射光,搭建以闪耀光栅、光纤阵列为核心的多路分光系统,利用光谱仪进行各个通道的扫描,各通道所提取到的中心波长与理论仿真结果具有较高的一致性,其最大误差为0.03nm,分析可知其主要是由光纤阵列纤芯间距误差产生。理论研究及初步实验结果表明,多通道光电检测系统具有较好的增益一致性和较低的串扰,各通道所提取到的中心波长与理论仿真结果具有较高的一致性,为多通道拉曼激光雷达系统的全面搭建提供了可靠的技术保障,推动了拉曼测温激光雷达的实用化。