水汽是地球大气层中唯一存在相变的物质,在许多大气物理与化学过程中都起到很重要的作用;在对流层,水汽影响气溶胶和云层的形成,而且其浓度及分布随地域、季节、昼夜、海拔高度的变化很大,对气象和气候会产生重大影响。因此,得到高精度、高时空分辨率的水汽浓度廓线数据对于气象和气候研究有非常大的帮助,采用差分吸收激光雷达作为探测设备是一种非常好的选择。针对大气水汽探测差分吸收激光雷达技术开展了关键技术研究,并研制了一套基于935nm波段的实验系统,为其以后的工程应用奠定了基础。首先进行了详细的理论推导,分析了引起浓度测量误差的各因素及误差的计算方法;结合上海地区的气候,对935nm附近三个吸收峰在夏季和冬季的探测性能进行了仿真,结果表明波长为935.906nm的吸收峰适合于夏季探测,波长为935.776nm的吸收峰适合于冬季探测。然后设计了一套基于935nm的地基实验系统,分析了系统各部分的工作原理与性能参数,研制了其关键部件并进行了性能测试实验;并提出了一种脉冲间隔扫描式激光频率稳定方法,实验表明其稳频精度<30MHz,可以满足本系统的需求。接着讨论了雷达回波信号的处理算法,并开发了基于Lab VIEW的处理软件,可以实时反演出水汽浓度廓线并存储实验数据。实验获得了上海地区对流边界层的水汽浓度廓线数据,在时间分辨率为60s,距离分辨率为30m时,白天和夜晚在高度600m至对流边界层顶的范围内随机测量误差均小于0.1g/m3,与附近气象观测站无线电探空仪数据的对比结果证明了雷达数据的有效性。