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激光雷达作为一种主动遥感探测技术和工具在大气探测方面取得显著的发展。激光雷达信号获取技术对激光雷达的探测性能影响较大。目前我国激光雷达采用的信号采集系统多为进口设备，不利于我国激光雷达技术的发展和激光雷达的产业化推广。因此，需要对激光雷达信号获取关键技术进行研究，为大气探测激光雷达提供高性能的信号采集系统。 本文对目前激光雷达最常用的三种采集方法进行了研究:模拟方法、光子计数方法和模拟与光子计数融合方法。主要研究了这些方法中使用的微弱信号放大技术和光子计数技术。此外，本文还对激光雷达信号采集系统的调试方法和激光雷达回波信号的匹配方法进行了研究。 利用激光雷达信号模拟源，研究了光电倍增管在用于激光雷达信号探测时的输出特性，包括输出信号的幅值、线性区以及光子脉冲的特性。根据光电倍增管的输出信号特性，利用集成运算放大技术，进行信号放大器的设计。通过对激光雷达多通道光子计数技术的研究，进行了基于以太网的光子计数器的设计。利用实验平台研究了光电倍增工作高压和光子计数器鉴别电平的选取方法。研究了基于光电倍增管线性区和最大有效计数率的激光雷达信号匹配方法。 通过研究，研制出模拟信号放大器、光子脉冲信号放大器、双通道前置放大器和光子计数器。利用模拟信号放大器集成了基于高速数据采集卡的多通道模拟信号采集系统，并在高能激光雷达系统中实现产业化。利用研制的光子脉冲放大器和光子计数器组成光子计数系统，并用于微脉冲激光雷达的信号探测。利用双通道前置放大器解决了模拟与光子计数融合中的单个光电倍增管信号分配问题，搭建了基于模拟与光子计数融合方法的信号采集系统。测试结果表明，这些系统能够满足大气探测激光雷达的探测需求。