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激光雷达由于具有探测灵敏度高、分辨率高、抗干扰能力强等优点，在精确探测温室气体时空分布，探测气溶胶和云垂直分布等方面发挥着重要作用。光电接收探测单元是激光雷达接收系统的核心，探测单元的性能直接影响了探测系统乃至整个激光雷达系统的性能。 本研究主要内容包括：⑴介绍了激光雷达多波段的光电探测单元，针对大气CO2浓度探测和气溶胶云探测等不同应用目标需求，分别开展了光电探测单元中光电倍增管(PMT)和雪崩光电二极管(APD)探测模块的电子学功能设计。开展了光电探测器基本理论分析，研究了PMT探测器和APD探测器基本特性，分析了探测器光电响应特性、噪声和信噪比及相关影响因素，同时分析了光电探测器的基本特性参数。⑵开展了激光雷达532nm/1064nm/1572nm三波长接收各探测模块电子学设计，针对大动态范围信号探测需求，每个探测模块设计了不同倍率的放大电路，仿真模拟了放大电路的性能，并实际测试了各放大电路性能，两者吻合性好，满足了设计需求。⑶搭建了一套实验装置，利用模拟的回波光信号，研究激光雷达多波长光电探测模块的特性，检测各探测通道噪声，最小可探测光功率和响应线性度等。对激光雷达多波长光电探测单元各探测模块的关键特性参数进行了测试，给出了各探测通道的探测光信号最小可探测光功率、不同光功率下的响应信号和信噪比等。⑷针对1572nm通道CO2浓度高精度探测需求，介绍了激光雷达反演CO2浓度基本方法，分析了APD探测器非线性度以及探测器噪声在激光雷达反演CO2浓度柱线浓度过程中引入的误差，为后期非线性误差校正和探测器性能评估提供了重要参考数据。