二氧化硫是大气中最常见、最重要的污染物之一。差分吸收激光雷达探测二氧化硫具有高时空分辨率、高探测精度等优点。用两台Nd:YAG激光器泵浦两台染料激光器后，通过倍频晶体得到测量大气二氧化硫所需的两个波长，它们分别是λon =300.05 nm和λoff =301.5 nm。将两束光束用几组反射镜合为一束光束，经扩束镜6倍扩束后垂直发射进入到大气中。接收望远镜收集两个激光波长的大气后向散射信号，信号采集单元记录两个波长的后向散射回波信号的垂直高度分布。通过数据反演获得二氧化硫的高度分布。初步实验结果表明，实验期间合肥西郊董铺岛垂直高度0.3~1.6 km的二氧化硫在0~14 ppb范围内波动。最后分析并估算了该二氧化硫差分吸收激光雷达的四个主要误差来源。

介绍了一种CO2 探空测量方法。其原理是利用朗伯-比尔定律,使用非分光红外法,通过选择合适的红外光源和红外探测器,设计了合理的电路,在定标的基础 上将测量的光强转换成CO2 浓度,制作出可用于探空测量的实验装置。通过与EC9820型CO2 分析仪的地面对比试验,结果表明,连续12天测量 的趋势一致,平均误差为9.835 ppm,验证了设计的可行性,基本满足了大气CO2 探空的精度需求,为进一步研制CO2 探空仪提供了参考。

Raman激光雷达是用于大气成分探测与特性研究的有效工具.介绍了中科院安徽光学精密机械研究所自行研制的一台用于测量低对流层大气CO2时空分布的Raman激光雷达系统, 并进行了一系列观测实验和对比分析.系统选用波长355 nm的紫外激光作为光源, 利用光子计数卡双通道采集大气中N2和CO2的Raman后向散射信号与Li7500型H2O/CO2分析仪进行对比标定, 通过反演获得了大气CO2水平与垂直方向时空分布廓线, 并且获得了合肥地区大气边界层CO2的夜变化趋势.结果表明, 大气CO2在空间的分布相对均匀, Raman激光雷达与CO2分析仪变化趋势一致性较好, 能够对大气CO2时空分布进行有效、连续的观测.

介绍了一种新的CO2探空测量方法。其原理是利用比尔歩格朗伯定律，使用非分光红外法，通过选择合适的红外光源和红外探测器，设计了合理的电路，在定标的基础上将测量的光强转换成CO2浓度，制作出可用于探空测量的实验装置。通过与EC9820型CO2分析仪的地面对比实验，结果表明，连续24 h测量的误差范围在-10×10-6~10×10-6，平均误差为3.76×10-6，验证了设计的可行性，基本满足了大气CO2探空的精度需求，为进一步研制CO2探空仪提供了参考。

介绍了中国科学院安徽光学精密机械研究所研制成功的我国第一台测量低对流层大气CO2时空分布的拉曼激光雷达系统，选用波长355 nm的紫外激光作为光源，利用光子计数卡双通道采集大气中N2和CO2的拉曼后向散射信号。详细分析了拉曼激光雷达系统的定标方法，提出采用Li7500型H2O/CO2分析仪与拉曼激光雷达系统进行对比与标定，结果显示激光雷达与CO2分析仪数据变化趋势一致性较好，激光雷达具有很高的探测灵敏度与准确性，通过线性拟合水平方向标定误差小于0.2%，垂直方向小于1.4%。由标定关系反演出大气中CO2的时空分布，给出了合肥西郊低对流层大气CO2水平方向0~2.0 km与垂直方向0~2.5 km分布的典型测量结果。

研制了一种适用于车载激光雷达的收发光路自动准直系统。该系统采用了CCD相机和图像处理技术以确定发射光束的方向与接收光路的准直情况。使用一台2维电动调整导向镜，改变激光发射方向。计算机测控软件负责监测收发准直情况并且实现发射激光光束方向的调整，而无需人员干预。实验室验证系统上的测量表明，当准直误差为40μrad时，完成准直需要的时间通常不超过40s。

研究和设计了探测大气CO₂浓度的Raman激光雷达，其发射机采用Nd∶YAG激光的三倍频354．7 nm作为工作波长，发射的单脉冲能量60 mJ，重复频率20 Hz；接收机采用了光电倍增管(量子效率25%)和光子计数器(计数速率200MHz)，探测CO₂的Raman散射371．66 nm(频移1285 cm^－1)信号，采用组合滤光片来抑制强的354．7 nm Mie－Rayleigh后向散射和氧气Raman后向散射375．4 nm对信号的严重干扰。主要采取排除法，检验其他波段的辐射是否被截止，实验证明回波主要是371．66nm辐射。O₂的干扰大约为CO₂信号的1%。

目前监测网中大部分SO₂、NO₂和O₃监测设备为地基点式仪器。该种设备不能获得大气SO₂、NO₂和O₃的空间分布信息。SO₂、NO₂和O₃的空间分布数据在习惯上一般是通过球载探测仪来获取。但通过球载仪获得的数据时间和空间分辨率都较差。中科院安徽光机所已开发研制完成了车载测污激光雷达系统。该系统能进行大气SO₂、NO₂和O₃进行三维空间扫描测量。利用该系统2001年12月27日至2002年1月27日期间于北京市进行了大气SO₂、NO₂和O₃的监测实验，首次给出了北京市近地面层大气SO₂、NO₂和O₃的激光雷达测量数据。测量数据与地面仪器的监测数据进行了比较，结果表明车载测污激光雷达系统的测量数据是合理可靠的。

在北京城区和城郊利用第二代车载测污激光雷达(AML-2)进行了外场测量实验,利用差分吸收技术从垂直、水平方向分别给出了低层大气中污染物NO2的典型测量数据.结果表明:城区的NO2浓度明显高于城郊地区的水平,并且也证实了利用该系统可以有效地监测低层大气的污染情况,为空气中有害气体的光学遥测提供了有效的测量手段.

设计了一种新颖探测对流层二氧化碳气体的1572nm差分吸收雷达,它的发射系统基于脉冲的种子注入KTP参量振荡器(OPO).OPO由1064nm Nd:YAG多模激光泵浦,转换效率10%,重复频率20Hz,OPO的腔长由PZT单元和二氧化碳多通道吸收池精确控制,种子注入时,它可以产生单模窄带的信号光脉冲输出, 对应的空闲光输出仍然是多模.窄带on光源(线宽小于600MHz)对应于二氧化碳光谱的强吸收线,宽带off光源(150GHz)对应于光谱的弱吸收线.on?蚾ff双波长工作是通过对种子光的10Hz开关来得到的.雷达接收系统的核心是近红外光电倍增管和光子计数器,光电倍增管制冷到-60℃以降低其噪声.实验表明,该雷达的信噪比在6km以内大于10 :1(10分钟6000个脉冲累加).