差分吸收激光雷达系统是探测大气二氧化碳浓度的重要手段,对于监测温室气体的时空分布具有重要意义。本文对差分吸收激光雷达系统进行技术研究,获得实时高精度的大气二氧化碳柱浓度,并且集成化系统,为下一步机载实验探测提供基础。论文首先介绍了国内外差分吸收激光雷达系统探测大气二氧化碳的研究现状。阐明了差分吸收激光雷达探测大气二氧化碳柱浓度的基本原理,包括激光与大气的作用机制,差分吸收激光雷达方程,相位测距原理和线性调频测距原理。针对系统方案,论文给出了差分吸收激光雷达系统的系统框图与软件设计流程图。论文着重根据差分吸收激光雷达中的关键技术展开研究,主要研究内容有:1)系统中差分激光波长的参数选择及依据;2)正弦波调制方法和啁啾波调制方法的原理及其参数选择;3)数据处理方法研究,包括窗函数选择和频谱校正算法;4)系统误差分析,包括量化误差分析、误差传递原理分析、累积平均分析和大气影响因子分析。论文最后对系统各个单元进行实验验证,具体包括链路实验,测距实验,外场实验和对比实验。最终搭建了稳定可靠的探测二氧化碳柱浓度的差分吸收激光雷达系统,并且在上海和北京市区进行连续多天的实验观测,得到了由二氧化碳点探测器验证的二氧化碳柱浓度变化趋势数据。论文的创新点是研制了国内首台可以自由切换正弦波调制和啁啾波调制的差分吸收激光雷达系统。该系统可以用于连续稳定的监测大气二氧化碳柱浓度,同时可以测量硬目标的距离,并且首次获得了北京地区水平方向上连续多天的二氧化碳柱浓度观测结果。