大气中的尘埃、烟雾、云团等气溶胶粒子主要分布在对流层,是激光大气传输、气候预测以及大气环境研究要考虑的一个重要的大气参数。激光雷达以其高的时空分辨能力和测量精度,加上激光能与微小的大气气溶胶粒子产生有效的相互作用,成为了观测大气气溶胶光学特性时空分布的重要手段之一。Mie散射激光雷达是一种用于探测低空大气的尘埃、云雾等气溶胶粒子的激光雷达。基于Mie散射理论,本文设计了一套小型Mie散射激光雷达系统,用于探测3km以下大气气溶胶的时空分布以及大气水平能见度。系统采用波长532nm、符合人眼安全标准的半导体泵浦固体激光器作为光源;口径254mm、视场角0.4mrad、高透过率卡塞格林天文望远镜作为光学接收器;窄带滤光片作为系统白天测量时太阳背景光的滤除器件。在系统结构设计中,采用收发一体的机械结构设计方案,将发射系统和接收系统设计成整体,并将耦合透镜、光阑和滤光片等后续光路中的光学器件设计于望远镜底部,从而保证了系统整体结构的紧凑性和稳定性。在扫描控制系统中,采用上位机与单片机串口通信,由单片机控制两个步进电机转动从而实现了上位机对收发模块方位角和仰角的转动扫描操作。系统具有体积小、结构紧凑、对人眼安全以及可全方位扫描等优点。系统对西安城区进行了斜程大气气溶胶廓线探测和水平能见度的连续观测。通过对大气回波信号的处理和分析,结果表明,在天气状况良好条件下,探测误差小于10%时,系统夜晚探测距离约为6km;通过对连续观测到的数据对比,获得西安城区冬季大气水平能见度的日变化趋势,观测结果与气象局发布的天气状况相吻合。实验证明系统已经达到了预期设计要求。