转动拉曼激光雷达已经成为探测大气温度廓线的重要工具，机载和星载的应用是未来激光雷达技术发展的趋势。传统的转动拉曼激光雷达结构复杂、稳定性差，制约了其在空基平台的应用。本论文针对空基拉曼激光雷达精细光谱分光技术展开深入研究，以期实现全天候的高精度探测，具有重要的现实意义。　　以大气的拉曼散射原理为理论基础，系统阐述了转动拉曼激光雷达探测大气温度的原理。在分析现有的全光纤转动拉曼分光系统的基础上，设计了以取样光纤光栅为核心分光器件的新型精细光谱分光系统，实现了对弹性散射信号的高精度抑制以及对微弱拉曼信号的精细提取。　　基于传输矩阵法对取样光纤布拉格光栅的主要参数进行仿真与分析;根据取样光纤布拉格光栅反射谱具有多反射峰、带宽窄及峰间隔稳定等性能特点，设计了符合系统要求的单个反射峰的谱宽、反射峰间隔、反射峰中心波长的具体位置等性能参数，得到了相位模板及振幅模板的加工参数，为利用相位掩模法来制作符合精细分光系统要求的取样光纤布拉格光栅提供理论基础。分析了光信号在基于光环行器和光纤耦合器的光纤光栅的分光系统中的耦合与传输性能，对可见光波段光纤布拉格光栅反射率、边带抑制率及插入损耗进行性能测试，实验测试结果表明，可见光波段光纤布拉格光栅的主要性能参数基本满足设计要求。　　.基于现有的FBG，构建了首台新型全光纤分光系统并进行了初步探测，测得了700m以下的大气温度廓线，验证了光纤布拉格光栅提取大气分子拉曼信号的可行性；并仿真分析了基于SFBG的精细光谱分光系统测温性能，理论仿真数据表明该系统可以对高度1.8km以内的大气边界层范围内的大气温度廓线进行全天候高精度有效探测，为今后空基转动拉曼激光雷达的应用，提供了一种新的技术方案。