随着激光技术的不断发展,激光雷达被广泛应用于大气环境探测。激光雷达发射激光,与大气中分子相互作用,产生的后向散射信号被望远镜接收,探测器对后向散射信号进行光电转换,利用数据采集卡实现对电信号的采集与储存,最终完成对待测物体浓度的测量。但是在其数据的准确性、复现性以及不同系统测量结果的可比较性等方面要求愈发严格,对激光雷达的发展提出了新的要求。因此,基于激光雷达的高精度校准至关重要。1、全面研究了激光雷达的校准方法,理论分析了单元模块校准方法、整体系统校准方法、比较校准方法三种方法的工作原理及其不确定性误差。单元模块校准方法是将激光雷达系统拆分,然后对模块进行单独校准。整体系统校准方法是借助一个气体成分和浓度都可调的气体池,使用差分吸收激光雷达直接探测气体池内气体,根据比较测量结果和气体池内气体浓度的偏差实现校准。比较校准方法是将激光雷达和气体池视为一个整体,通过测量气体浓度进行激光雷达标定,然后利用完成校准的激光雷达和待校准的激光雷达在同时刻同地点测量气体浓度。2、设计了用于整体系统校准的标准气体池,通过zemax模拟了差分吸收激光雷达和积分路径差分吸收激光雷达的校准光路,根据实际需求,确定了光源、透镜、气体池等相关参数。设计加工了标准气体池,并且对标准气体池进行光传输损耗实验,结果显示:激光束在气体池传播中能量衰减远低于1%。3、研制了一台用于比较校准的IPDA激光雷达系统,结构由光源、收发系统、采集与处理系统组成,详细介绍相关器件的参数指标。对IPDA激光雷达结构进行优化,采用多模保偏环形器提高了光路稳定性,同时实现了激光雷达收发共轴的结构设计。利用光谱分析仪监测激光信号,确保激光器在相同状态时记录实验数据,进而保证整个测量过程的准确性。利用气体池实现近距离IPDA激光雷达的校准,利用校准好的IPDA激光雷达实现长距离探测的差分吸收激光雷达校准。