论文共分四个部分：第一部分为综述。主要是论述了论文选题的依据和意义，介绍了拉曼散射的基本原理以及应用、拉曼激光雷达的技术要求和拉曼激光雷达在大气探测中的应用：综述了国内外利用转动拉曼技术测量大气温度和气溶胶后向散射比的最新研究进展；概述了大气温度的分布特点及变化趋势和大气气溶胶的种类及其在物理，化学和光学三个方面的性质；最后阐述了利用转动拉曼测量大气温度和气溶胶后向散射比的原理。　　 本文第二部分是转动拉曼测温激光雷达具体研究部分。主要包括三项工作：第一项是激光雷达的具体研制部分。主要是介绍了激光雷达的设计思路以及激光雷达对大气温度进行探测的数值模拟计算；描述了激光雷达的总体结构和主要技术参数；详细地阐述了激光雷达的分光系统(双光栅单色仪)的光路设计。第二项是激光雷达实验测量部分，开展了转动拉曼法探测对流层中下层温度分布的实验研究。主要内容涉及激光雷达回波信号的验证；激光雷达的数据预处理方法和修正方法；通过与无线电探空测量结果和CIRA86温度模式的对比分析，表明了该激光雷达探测结果的可靠性，另外还初步获得了对流层中下部大气温度的夜变化和日变化规律。第三项是实验结果的误差分析，通过相关公式计算得到的结论是在5km以下，误差小于3K，随着距离增加，回波信号减弱，各种噪声相对增加，使误差增加，到10km处误差将达到5K。　　 本文第三部分是转动拉曼激光雷达测量气溶胶散射比的具体研究部分。主要包括三项工作：第一项工作是对不同转动拉曼谱线强度之和反演气溶胶散射比所引起的误差分析和利用部分转动拉曼谱线信号与温度廓线反演气溶胶散射比方法的公式推导。第二项工作是激光雷达实验测量部分。主要包括对流层气溶胶的散射比测量，另外还通过与振动拉曼方法和Mie散射方法测量结果对比，有力地证明了我们所得到的气溶胶散射比的结果是合理的。第三项工作是实验结果的误差分析，通过相关公式计算得到的结论是在5km以下，不确定度小于10％，随着距离增加，回波信号减弱，各种噪声相对增加，使误差增加，到10km处不确定度将达到15％。　　 本文最后部分是对研究结果进行了总结，并给出了对将来进一步工作的展望。