气溶胶、雾和云等介质的多次散射严重地影响激光雷达系统的测量结果,在很大程度上限制了激光雷达的应用范围.进行多次散射的研究可以解除激光雷达系统受单次散射雷达方程的束缚,建立多次散射的雷达方程,使激光雷达系统具有更好的应用前景.该论文分为三个部分:散射理论、散射计算和散射实验部分.在散射理论方面,该论文从激光在介质中的传输理论出发,介绍了分子吸收、分子散射和微粒散射的概念.详细地分析了瑞利散射理论和Mie散射理论,并通过勒让德函数、贝塞尔函数和汉克尔函数的递推公式得到适用于Matlab编程的Mie散射理论的递推公式.同时也给出了适用于多次散射前向散射功率的布给定律的修正公式.在散射计算方面,首先计算了适用于分子和小粒子的瑞利理论的散射相位函数,然后重点讨论了Mie理论的散射相位函数.根据Mie散射相位函数计算出非对称因子(散射角余弦的平均值),可得到几种近似的散射相位函数及散射角.由近似的散射相位函数和散射角进行大量光子的Monte Carlo模拟,得到了一、二、三和四次后向散射功率.计算表明,多次散射随接收机接收视场角的增大而增大.然后,用修正的布给定律对前向散射功率进行了计算.结果表明,多次散射随介质的光学厚度的增大而增大.最后,计算了不同介质中多次散射的脉冲展宽.在散射实验方面,主要工作是设计、组装和调试了可产生ps脉冲的主被动锁模YAG激光器并对其性能进行了实验研究,为后期测量多次散射和脉冲展宽的实验奠定基础.该实验采用折叠平凹腔作为谐振腔.Cr<4+>:YAG晶体作为被动锁模晶体,具有光化学性能稳定、损伤阈值高和使用方便等优点.声光锁模器作为主动锁模器,具有操作简单,便于调节的优点.实验结果表明,两者结合使用得到稳定的皮秒级锁模脉冲,包络能量达到上百个毫焦.同单独声光锁模器主动锁模相比,具有输出稳定,易于锁模的优点.