二氧化碳是与人类生产生活息息相关的大气成分，其浓度增长导致的“温室效应”对人类的生存环境和气候变化产生了重要影响。准确可靠地探测二氧化碳的含量分布在气候、环境、国防等领域具有重要意义。开展二氧化碳浓度的监测已经凸显出重要性和紧迫性。基于原理成熟、结构简单、成本低廉等优点，拉曼激光雷达在大气微量成分探测领域有着广阔的应用前景。　　 本文在前人提出的利用拉曼激光雷达探测低空二氧化碳含量和浓度时空分布的基础上，改进并完成了我国首台探测低空二氧化碳浓度分布的拉曼激光雷达实验样机的研制，同时开展了相关数值分析和实验研究。阐述了二氧化碳的性质、激光雷达的探测方法和对二氧化碳测量的相关研究，并对大气物理学知识和拉曼激光雷达理论进行了全面总结。利用高抑制比窄带光学滤波片，克服了有效检测微弱后向拉曼散射回波信号的关键性实验难题；完善了整套拉曼雷达系统，介绍了雷达系统各单元的组成和特点，验证了光学系统设计的合理性和光学机械结构的稳定性。提出了拉曼雷达测量的实用方法，由单通道的分时测量改进到双通道的实时监测，有效地减小了由于激光器能量波动和大气变化造成的测量误差。设计并改进了系统测量中的光学元件，进一步验证了微弱拉曼信号的真实可靠性；编制了拉曼回波信号的数据处理软件，得到二氧化碳浓度分布的计算结果；有效检测到了实验过程的干扰噪声，提高了拉曼雷达的探测精度。开展了拉曼雷达系统的原理对比性实验，拉曼雷达探测结果的可靠性得到进一步验证。对拉曼雷达系统进行了定标实验，基本确定了系统常数。利用拉曼雷达系统对合肥地区低空二氧化碳进行了长时间的实验测量和数据积累，分析了实验数据结果，初步总结了合肥地区低空大气二氧化碳浓度分布的特征和时空分布规律。分析了拉曼雷达实验过程中影响测量精度的几种因素，并对系统误差进行了计算和讨论。