为了获得大气颗粒物的质量浓度廓线, 提出一种基于多波段激光雷达回波信号的大气气溶胶消光系数与颗粒物质量消光效率相结合的新型算法。 该方法利用覆盖紫外到近红外波段的激光雷达作为遥感探测工具, 获取气溶胶的消光与后向散射系数, 反演得到气溶胶粒子谱分布； 同时, 根据米散射理论算出气溶胶消光效率, 结合粒子谱分布, 提出颗粒物质量消光效率模型, 从而建立基于消光系数与质量消光效率相结合的反演颗粒物质量浓度的新型数学模型与算法。 采用该算法对两组不同天气条件多波段激光雷达实测数据进行反演, 并与地表采用的颗粒物浓度对比, 证明该方法的可行性, 为实现颗粒物质量浓度空间分布的探测提供科学依据和方法论。

多波段激光雷达是获取光谱的一种新型手段。 与传统的光谱仪仅能获取二维层面上的光谱不同, 它基于超连续谱激光光源, 利用激光的穿透性和高集中性, 依靠光栅分光系统能够获得植被垂直方向上的光谱信息, 从而得到植被在三维层面上的光谱分布。 利用32波段激光雷达, 首先在暗室条件下, 将多波段激光雷达获取的光谱与ASD光谱仪获取的光谱进行了比较, 发现在458～865 nm内, 两者有相同的形状特征, 能准确的表示出植被的反射特征, 然后通过对光谱指数与叶绿素含量的相关性分析发现, 基于两者的光谱指数与叶绿素含量均有较好的拟合关系, 其中, 基于多波段激光雷达光谱的优化比值植被指数（MSR）与叶绿素含量存在极显著相关关系, 决定系数R2达到0780 2, 均方根误差（RMSE）仅为0508 1。 最后, 利用多波段激光雷达, 实现了垂直方向上的光谱获取, 通过多次扫描的方式, 得到了植被光谱的三维点云分布, 并利用MSR与叶绿素含量之间的最优拟合方程, 反演得到了叶绿素含量的三维分布图。

为了获得高效率多波段激光输出, 通过高重复频率驱动声光调Q技术和LD侧面泵浦技术, 获得高功率高重频窄脉宽1.06 μm激光输出。利用起偏器件获得垂直和水平两束1.06 μm线偏振光, 一束垂直线偏振光泵浦非线性晶体周期极化钽酸锂(PPLT), 实现1.46 μm与3.9 μm激光输出后与另一束1.06 μm水平线偏振光合束, 实现三波段共轴激光输出。在电源输入电流35 A、调Q驱动频率10 kHz的条件下, 获得140 W的1.06 μm激光。分束后泵浦PPLT获得最高功率为6.3 W的3.9 μm和8.6 W的1.46 μm激光, 差频转化效率为21.3%。试验结果表明: 通过高重频声光调Q技术和LD侧面泵浦技术, 可以实现高重频窄脉宽1.06 μm光输出, 泵浦PPLT可获3.9 μm和1.46 μm激光输出。