大气风场探测在大气科学和气候学研究，飞行器安全，风能发电的应用方面具有重要的作用。作为遥感大气风场的手段之一，相干测风激光雷达高探测精度，高时空分辨率等优点。而且，对于1.54μm激光雷达系统，发展非常成熟的光通信工业使得大量的光纤器件可以应用于测风激光雷达系统中，这对提高系统的集成度，减小系统的尺寸以及降低系统的成本具有重要意义。本文针对光纤结构的相干激光雷达相关的优势，设计了全光纤结构的相干测风激光雷达系统，并估算了接收的大气回波的功率。通过实验，优化了系统的一些参数，并成功地实现了镜面反射目标与漫反射硬目标的探测，取得了以下主要研究结果:　　 对光纤激光雷达系统的各个单元中的各个器件提出了的设计要求，根据设计的要求，分别对系统的总效率和大气的回波信号进行了估算，与探测器的噪声等效功率对比，说明系统设计的可行性。　　 利用镜面反射的外差信号，对平衡探测器对系统探测的信噪比的提升进行了实验研究，结果表明，系统采用平衡探测器可以有效地提高外差探测的信噪比　　 实现了相干测风激光雷达系统对镜面目标信号的观测，并且实现了漫反射硬目标的速度探测，实验结果表明，该实验系统测量的平均误差为0.49m/s，系统在对转盘线速度探测方面具有很高的准确度;速度测量的标准方差约为0.91m/s，说明系统具有较高的测量精度。　　 提出了一种新的激光雷达光学接收系统中光纤耦合的调试方法，该方法可以实现自由空间光学到光纤的耦合，有效地减小了调试的难度，增强了系统的稳定性。