温湿度在大气很多化学和物理过程中起到重要的作用,也是非常重要的气象参数。为实现边界层附近温湿度廓线探测,研制了一套基于高线分辨率分光光学系统的温湿度廓线激光雷达系统,并对纯转动拉曼探测信号进行校正,实现边界层温湿度廓线探测的目的。主要的研究内容包括以下几个方面:(1)研制了适用于边界层高度的温湿度廓线激光雷达系统。利用氮气和氧气纯转动拉曼信号反演温度廓线,利用氮气和水汽振动拉曼信号反演湿度廓线,系统同时探测532nm波长的瑞利-米散射信号。(2)完成了基于双光纤双视场的低盲区设计。本文给出了边界层温湿度廓线激光雷达主要组成部分的设计和考虑,为了满足边界层低盲区探测的需求,提出了双光纤的双视场光学系统设计,盲区可以压制到60米范围,达到了低盲区探测的目的。(3)研制了高线分辨率的测温分光光学系统。纯转动测温拉曼需要达到0.1nm每毫米的线分辨率,本文采用双光栅设计应用非球面镜来和长焦距聚焦镜来实现边缘成像球差的校正,达到对连续光谱提取的目的,实现了整个系统的高线分辨能力探测目的。(4)研制了高精度的水汽分光光学系统。本文采用高刻线密度数的光栅进行分光,振动拉曼光谱的分辨率最高可以达到0.66nm;研制了多通道多波段调试光源,并利用它完成了分光光学系统的装调;完成了边界层温湿度廓线激光雷达收发光学系统同轴度调节方法,并验证了系统设计方案的合理性。(5)研究了温湿度反演算法和标定方法。定量测量了测温分光光学系统各个通道的对瑞利-米散射信号抑制比,研究了从纯转动拉曼信号中剔除残余米散射干扰的方法,对温湿度廓线进行了标校,给出了测量结果的误差分析。