相干激光雷达已在风速测量、天气预报、湍流测量等领域得到实际应用,是国际上研究的热点之一。平衡外差接收方式比传统单元外差探测更加灵敏,信噪比更高,更能有效地利用信号光和本振光的能量。理论上详细推导了平衡式外差接收的数学模型。MATLAB数值仿真分析了平衡外差的探测过程,同时利用2μm InGaAs半导体激光器,获得了2μm激光平衡外差100Hz中频信号,从理论和实验上验证了抑制本振噪声的技术优势。探讨了四路平衡式外差接收方法,使其在激光测风雷达光频上具有的风向判断功能。具体研究了平衡式外差接收系统的信噪比与光纤分束器分束比之间的关系,并进行MATLAB数值仿真。随机共振微弱信号检测是利用信号检测中的噪声,使其部分能量转化为信号能量,是一种全新的微弱信号检测方法。本文分析了郎之万方程的理论解与数值解之间物理机制上的差异,并据此提出了通过减小迭代步长,增加双稳态系统噪声吸收能力,并进行了MATLAB数值仿真。随着迭代步长的减小,信号输出功率与噪声强度的关系曲线的峰值越大,同时峰值所对应的噪声强度也明显变得更大,而且相同的噪声强度,积分步长不同其所对应的信号输出功率也有着明显的差异。提出概念噪声积分能量,解释这个现象。提出了随着噪声积分能量的增加,系统经历噪声吸收,跃迁渐强和噪声自主无序跃迁三个阶段演化过程。研究了双稳态系统作用下的纯信号输出规律,随着信号角频率的增大,系统输出信号的演变过程:极限振荡,零回归(非稳态回归),稳态回归。采用二次采样与频移技术实现随机共振高频检测,具体分析两种方法的优点和缺点。