大气风场信息是大气的一项重要参数,在气候气象学研究、数值天气预报,环境监测以及军事航空应用等方面都有很重要的作用。尤其是风切变探测,对提高飞行安全有着重要的意义。多普勒测风激光雷达能够有效地提供高时空分辨率和高精度的风速测量,应用范围非常广泛,包括机场测风、大气湍流探测及跟踪、风切变、骤风探测、飞机尾迹涡流探测等,是目前风场测量中的新技术。相干探测激光雷达具有信噪比高、对背景光不敏感等优点,十分适合于低空近距离风场探测。　　 本文根据多普勒测风激光雷达的技术和相干探测方式的优点,选择了基于相干探测技术的多普勒测风激光雷达方案。文中对相干多普勒测风激光雷达系统进行了理论研究和实验工作,建立了多普勒测风激光雷达原理样机,取得了初步的实验成果。　　 文中研究内容包括:　　 1)对激光雷达参数对相干效率和系统信噪比的影响进行理论分析,针对本系统的具体指标要求,对系统参数进行优化设计,为后续系统研制提供了理论基础。　　 2)建立了气溶胶后向散射信号的仿真模型,介绍了几种常用的风速反演算法,并利用仿真的方法,比较了几种算法的性能,为本系统选择适合实时处理的算法。　　 3)研制了一套自由空间相干激光雷达系统,并针对系统杂散光问题,采取了一系列杂散光控制的措施,通过对光路的仔细调整,获得了单脉冲550米处硬靶的相干信号。　　 4)对系统接收光路和本振光光路采用了光纤耦合方式,利用单模光纤对系统视场角进行有效控制,从而实现杂散光的抑制,并利用平衡探测方式减少随机强度噪声,增加系统信噪比。　　 5)为验证系统性能,利用转动的轮子对系统进行了硬靶速度校正的实验,速度测量误差的标准差为0.23m/s,能够满足系统的要求。　　 6)利用望远镜镜面杂散光和本振光的拍频信号进行激光频率稳定性的测试,标准差为0.65MHz。并在风速测量过程中使用了消除激光频率抖动影响的方法。　　 7)利用本系统对大气风场进行了测量,经过几十个脉冲频谱累加后,得到了水平30m-400m的径向风速,距离分辨率为30m。