本文系统阐述了非相干激光雷达测风原理,即利用原子滤波器透射率翼检测多普勒频移的方法;并详细分析了测量灵敏度和测量精度。分析了利用碘分子滤波器可以同时测量低空(12公里以下)大气Mie散射和Rayleigh散射的原理,打破了以往只利用Mie散射或Rayleigh散射测量大气风速的界限。由于低空中气溶胶含量随时间、地点和高度变化很大,且Rayleigh散射又随大气温度变化,因此激光雷达测风时需要根据气溶胶含量和大气温度作出校正。计算了在不同Rb以及不同大气温度情况下的测风校正曲线,并且得出由于Rb和大气温度变化引起的风速的变化。首次提出利用Fourier分析测量大气温度的方法,即从大气后向散射光谱与碘分子吸收谱线的卷积曲线反演不同高度下大气后向散射光谱, 并同时考虑了在低空情况下不同含量气溶胶的影响, 然后利用最小二乘法原理得到与反演的谱线最接近的理论谱线,进而得到大气温度。在实际测量中,具体采用种子注入的脉冲激光垂直入射大气,利用可调谐的脉冲倍频Nd:YAG激光器在垂直方向上发射脉冲激光,并作频率扫描,取样频率为125MHz,选用碘分子1109吸收线作为边缘滤波器,通过检测碘分子透射率变化得到大气后向散射光谱与碘分子吸收谱线的卷积曲线。利用真实系统的参数和标准大气模型,模拟了上述测量方法的测量灵敏度以及测量误差。利用本系统进行了相关实验研究,试验结果表明这样的系统可以获得高的风速范围和测量精度,并进行误差分析。如果希望进一步提高本测风雷达系统的探测精度,还可以通过采用多脉冲平均来提高系统的信噪比;通过降低背景噪声的干扰提高垂直距离分辨率;采用光子计数技术提高探测距离和精度。