大气边界层指高度5km范围内的低层大气，直接受地球表面的影响，与地表进行热量、动量、水汽及其它物质成份的交换。边界层内的大气温度、湿度及气溶胶浓度等气象和物理参数是影响气候气象变化的主要的因素，因此大气水汽和气溶胶浓度等参数的测量对气象预报及大气边界层的研究具有重要意义。　　论文根据拉曼激光雷达大气水汽和气溶胶探测原理，提出并设计了一套新型的大气水汽和气溶胶探测用紫外域拉曼激光雷达系统，采用二向色镜和超窄带滤光片实现高效率拉曼光谱分光，可对激光雷达大气回波信号中的米-瑞利散射信号、氮气和水汽的振动拉曼散射信号进行精细分离和高效率提取。利用美国标准大气的分子散射模型，及实测的大气米散射信号模型对分光系统的米-瑞利散射信号的抑制率、大气水汽测量信噪比和误差进行数值仿真分析，得出系统探测水汽混合比廓线与大气模型具有较好的一致性，当信噪比取值为10时，夜晚探测高度可达5.5km，水汽探测误差在10％范围内。　　依托西安理工大学激光雷达遥测中心的地基激光雷达系统实验平台，搭建了新型拉曼激光雷达实验系统并进行实验观测，反演获得大气后向散射比和水汽混合比高度廓线及THI(Time-Height-Intensity)图。利用云的米散射激光雷达回波信号强度变化，验证了新型拉曼光谱分光系统对米-瑞利信号的抑制率达到10-7量级以上。实验结果表明，设计的新型拉曼光谱分光系统可以在大气后向散射比为17时，实现水汽探测误差小于15％，实验结果通过与气象资料对比，取得了较好的一致性。　　论文最后讨论了大气回波信号的去噪方法，设计采用背景噪声去噪和移动平均滤波等方法相结合，改善系统信噪比。针对远距离拉曼信号较弱的特点，讨论了使用光子计数探测的方法，为下一步研究提供理论依据。