不管使用何种探测系统，系统都能以很高的精度确定点目标的位置，在垂直于光的平面内，不能提供任何信息。但是，这些信息可通过扫描发射机的输出角度和在扫描中搜集各点的数据来实现。在许多情况下，接收角也可扫描，可在望远镜和探测器之间放置一个可移动的光栏。例如，在一个用于工业检测的系统中，采用该探测技术和正弦调制的LD发射器，可提供精确的距离信息，对离发射器1～2.8米的目标，精度可达0.4毫米。在该系统中，当发射器和接收器扫描时，距离数据被定时收集，然后，由计算机组合成三维图像。
扫描系统已经发展了多年，最近，快速探测器列阵的发展导致高分辨观察系统的出现，在该系统中，所有数据可同时被收集。Sandia国家实验室正在研制的系统是最有前途的系统，在该系统中，目标由发射器输出激光照明，在接收端，在标准CCD前面放置微通道像增强器，调制像增强器的增益，便可获得距离信息。采用512×512，探测器，读数率为15赫［兹］在距离1千米处的目标，距离分辨率为英寸量级。
宇航和军事部门对成像雷达技术特别感兴趣，企图用它来自动对接飞船或构成防撞系统。现在系统还在不断改进，并开始用于其他方面，走向市场。目前，系统的价格在5～10万美元之间，有可能为某些领域所接收，例如，用于钢铁工业的氧炉检查，长60英尺，高3英尺的炼钢炉是连续运转的，只在维修时才停下来。在运转过程中，整个生产线的良好运作是十分重要的，因为任何没有估计到的失效都可能对人身安全和停产构成威胁。扫描激光雷达已经在这方面获得应用。
成像雷达还在海洋探测领域发挥重要作用。目前用于海洋监测的激光成像雷达有线性扫描系统和门控摄像系统二种，前者采用窄束CW激光器和窄接受视场角探测系统，后者采用脉冲激光器和门控增强CCD。它们能提供固定距离的二维图像，可用于海底结构、大坝和管道检查，用于搜寻营救和飞行探矿等。如美国海军曾用该装置在长岛附近协助调查TWA Fright 800飞机的坠毁事故，但是，它们不能提供物体的三维信息。
最新发展起来的条纹管成像激光雷达(STIL)能在海洋中获取物体的三维图像。STIL主要由脉冲激光器和门控条纹管探测器组成，激光束成扇形扫描，所获得的图像信号成像在条纹管的阴极窄缝上。条纹管阴极所产生的光电子经加速、聚焦和偏转后，在CCD上形成图像。每一个脉冲可产生一个扇区图像单元，再让激光重复频率与系统在垂直于扇形激光束方向的速度同步，这种“扫地式”成像方法最终可给出某海区的三维图像，而不需要机械扫描。最近，Arete Associates演示了这种雷达的高分辨成像能力，采用倍频Q开关、锁模Nd∶YAG激光器(532纳米)，脉冲宽度35皮秒时，在3个方向的分辨率均小于1／4英寸，若采用580纳米染料激光器(3皮秒)，分辨率更高。
STIL的搜索速率取决于应用要求，例如，用于机载海洋调查，搜索率为60千米2/小时，搜索宽度10米，但用于检查管道的水下成像系统，要求分辨率较高，希望取样范围在2～5厘米之间，而搜索率仅为0.1千米2/小时。现有技术已能够使这些目标实现。
要想在10～30米深的混浊海水中成像，要求较高功率的脉冲激光器以克服海水吸收和散射影响。采用倍频Q开关、锁模Nd∶YAG激光器(532纳米)，脉冲宽度9纳秒，在水池里的实验表明：可获得30英尺深海水处的物体图像，但是，距离分辨率受9纳秒脉冲影响。采用拉曼压缩技术可获得2纳秒的激光脉冲，使距离分辨率大大提高，使17英尺深的海底清晰可见。但拉曼压缩技术会使波长偏离532纳米这个最佳的波长，为此，Lite Cycles正在发展高能LD泵浦Nd∶YAG倍频激光器(532纳米)，脉冲宽度3纳秒，能在更深的海水里提供更高分辨率的三维图像。这种三维成像雷达已进行过机载试验，表明在海洋探测、生物量估计方面潜力很大。
激光与测量技术
激光干涉测量用途很广，如用于傅里叶转换红外光谱，用于非接触、非破坏材料检测，用于3D表面成象，用于决定激光波长，用于光学元件、高密度硬盘、柴油机染料系统、奔腾计算机处理器、透镜等的制造等。总之，干涉仪对当今电子工业来说是绝对重要的。在其他工业用途也很广，如在汽车工业，可用于实时、无损地测量汽车零件，如测量磨后的引擎汽缸壁的粗糙度，普通的2D测量技术只能测量表面沟槽的角度，干涉显微镜能绘制汽缸壁的3D图像。
干涉测量技术利用的是光的干涉现象，是用光的波长来测量位移的，精度很高，可见光的波长约为590纳米，即5×10-7米量级。干涉现象是十分灵敏的，任何振动、移动或热膨胀都能被探测到。Michelson当初做实验时，甚至连1000英尺以外的交通都会影响实验结果。
光的波动理论是干涉仪的理论基础，最初是由惠更斯于1690年提出来的，但遭到当时人们的反对。因为，那时将光看成粒子的牛顿理论占统治地位。直到1801年，杨氏实验成功之后，光的波动学说才得到广泛承认。光的波动理论为干涉测量技术的发展开辟了道路。干涉技术分为两类：一类是将波前分成两个，另一个将波的振幅分成两个。杨氏实验是分波前的例子，但在工业应用中有局限性。1896年，Michelson研制成第一个分振幅的干涉仪：先用分束器将光束分成两路，一路经过分束器三次，另一路只经过一次，因此，需用一块补偿板，以保证两个光束的光程相等。当这两束光汇合在一起时，或干涉加强，或干涉相消。干涉图样由许多干涉条纹组成，亮暗交替。条纹之间的距离代表两个波前的相互位移。
在干涉仪中，光束总是在两个表面之间来回反射。在普通的装置中，一个为测试面，另一个是已知表面形状和质量的参考面。条纹间隔和形状由下列因素决定：表面间距、表面形状、对准程度和光源波长。
19世纪后期发展起来的F-P干涉仪，基于多光束干涉，其分辨率很高。为使F-P干涉仪传输光，二面距离必须等于输入光半波长的整数倍，在其他波长，输出减小，直到干涉相消，输出为零。F-P干涉仪可以扫描，可产生高分辨率光谱，用来实时测量激光的线宽、纵模结构、频率稳定性，分辨率高达1MHz。如菲佐波长计可用来决定400～10000纳米的波长，分辨率为0.001纳米。该干涉仪由输人孔径、薄型石英标准具、CCD列阵探测器等组成。输入光经孔径衍射，产生球面波前，一部分从标准具的前面反射，一部分从后面反射。在CCD上产生正弦图样，色彩与在油膜上看到的类似。油膜上的色彩可用来决定油膜厚度，现在反过来，由已知的标准具厚度，测量波长。菲佐干涉仪的结构也有多种，可用来检测从毫米到米大小的各种光学平面。可用孔径转换器将平面波前转换成球面波前，用来检查球面镜，采用计算机技术还可用该干涉仪检查非球面透镜。
激光器、计算机、CCD摄像机和高级软件是推动干涉仪技术不断进步的关键因素。例如，采用激光，可以很容易地产生干涉条纹，进行光学对准，从而使结构简化。常用激光器是He-Ne激光器，也有的用半导体激光器和固体激光器。
传统的干涉图样是由条纹组成的，条纹的直线性与被测表面的高度有关。相邻条纹表示高度的变化为半波长。这种观察条纹和用手数条纹的方法非常费时，采用计算机技术，可使条纹分析自动化。
20世纪70年代中期，出现了采用先进计算机和高级算法的相移干涉术。该技术对光束强度分布和探测器的灵敏度不敏感，波前相减总能将光学系统的任何几何畸变去除，从而使相位测量技术比条纹图样技术更精确。当干涉仪的参考相位变化时，则能自动记录干涉图样，最后给出相位。一般的PSI系统包括干涉仪、改变参考相位的装置、探测器或探测器列阵和计算机。PSI表面形状显微镜已被广泛用来检查微区特征和光学及非光学的细微粗糙度。
普通干涉仪在深紫外区的精度不够，为解决此问题，又出现了相移衍射干涉技术，该技术不需干涉参考表面。用孔径或光纤将可见光分开，产生两个独立波前的球面波。其中一个作为参考波前。该方法的精度很高，潜在精度可达百万分之一的波长，尽管在实际上仅能达到几千分之一。它的作用是校准深紫外透镜和组装下一代的光刻系统。
干涉仪主要用于测量平整度、目标大小和目标之间的距离。可通过测量多普勒移动的干涉图样来测量速度，包括流体速度，如利用光纤技术，可测量血管中的血流速度。
利用干涉技术进行非接触、无损伤测量正在不断发展。
激光切变术就是一个很好的例子。1972年提出、1987年得到进一步发展的激光切变技术可以用来探测微电子包装中的混合物、金属连接、漏焊等，激光切变术原先是为测量应力而设计的，因而对由表面下缺陷所引起的表面应力的变化十分敏感。该技术在工业领域应用很广，如用于空间飞船的现场检查，用于医疗仪器部件、轮胎的生产检查等。
激光切变术具有电子全息的形式，能提供有关被成象零件的35万个应力数据。它不需要接触表面，不需要进行表面处理。先用切变图像激光干涉仪将无应力的参考平面记录下来。为了突出缺陷，在样品上均匀加力，如振动、压力、抽真空、声音或温度等。将被测物的图像与参考图像进行比较，结果就能显示黑白条纹或彩色图像，清晰地将缺陷显示出来。
典型的激光切变结果能揭示缺陷的大小、形状和位置，显示形式或是定量给出应力大小的条纹，或者只提示缺陷的位置。
在干涉仪领域，激光是提供最精确测量距离和形状的关键手段，它能测量到的距离变化可小至10-16厘米，相当于一个质子的千分之一。而通常只能达到10-9厘米量级。当测量精度增加时，激光干涉仪更会受到青睐。
采用激光能得到很高精度的原因是：激光带宽很窄，相干性更好；激光容易被聚焦到很小的光斑，以高精度地测量面积；输出功率高，能以较高的信噪比测量比波长小得多的位移。此外，还可以通过共振干涉术、外差相干技术等提高精度和分辨率。
灵敏度最大的激光干涉仪要算2001年运转的激光引力波观察仪(LIGO)了，它将被用来探测由天文现象引起的引力波。这种波是爱因斯坦预言的，但从来没有人观察到。
它会产生很小的空间畸变，改变物体的长度，而且不同方向的改变略有不同。
美国正在安装两个相同的LIGO系统，一个在Hanover，另一个在Livingston。仅当两地的测量同时被确认，才会被确定那是由引力波所引起的。在每一地点，建有两个互相垂直的、长达4千米的激光臂，激光在真空管中传输。估计引力波引起的长度变化仅为10-16厘米。为产生足够的信噪比，系统要求1018光子，在干涉仪的输入端，要求20瓦激光。LIGO使用Nd∶YAG激光器，并具有稳定振幅和相位的控制系统，以消除激光本身的噪声。
最近几年发展的X激光器，有可能将干涉术扩展到短波段。这在等离子体物理中特别有用，该技术是测量等离子体如何控热核聚变实验中电子密度的最好方法。在高电子密度时，等离子体对光和UV辐射是不透明的，所以要求X光。
激光全息测量技术
一台激光器发出的光束，由分光镜分为物光束及另一束参考光束，扩束器将激光束扩大以便照明整个物体，两束光的强度可以根据被摄物体的反射情况而定，尽可能使得从物体反射的光与参考光的强度相当。经物体反射的光与参考光都会聚到记录材料上，一般为全息干板。由于物体的形状和表面凹凸的差异，引起反射光的位相发生变化，它与参考光迭加的结果产生干涉，与参考光具有相同位相的那部分反射光干涉后形成亮条纹，而与参考光相位相反的那部分反射光干涉后形成暗条纹。条纹的明暗反映了光的不同强度，因此在记录材料上感光后留下了密密麻麻的条纹，而这些条纹正好与物体的各个部分反射光的位相对应，这就将物体的全部信息记录下来了。单光束的方法只是将全息干板做成透明的，透射光作为物光束，然后照明物体，再沿原路反射。在记录材料上的每一个位置都能同时记录到来自物体的信息，正如用两只眼睛所看到的远处目标的外貌用一只眼睛也可看到的那样，所以只要从全息底片上取出一部分，就包含了物体某一角度的完整信息。即使全息底片变成碎片，仍能观察到物体的立体图，这同普通照相明显不同。
激光全息能记录来自漫散射物体反射光的相位和振幅，可用来产生真正的三维图像。全息图最早由Dennis Gabor于20世纪40年代末演示的，但直到20世纪60年代激光问世之后，才引起人们的高度重视。
有许多方法可用来产生高质量的全息图，由反射技术产生的全息图，可用白光再现。现在，这种全息图在百货公司、画廊、商标上到处可见。
但是，透射全息更加重要。如上所述：单频激光束经分束器变成两路，一路经空间滤波器，扩束准直，照射物体；另一路参考光束，也经空间滤波器扩束准直照射全息板。在两个光束强度调节适当后，全息板(胶片)就可记录物体反射光的振幅和相位。经处理后，用参考光(或其他相干光源)照射全息图，就能看到真正的三维全息图像。
可用全息技术来测量物体微小变化、复杂物体内部的缺陷和应力、识别指纹等。测量用的全息装置：
先将由目标的散射光与参考光干涉所产生的全息图记录在底板上，然后，再将第二个全息图记录在同一个底板上，这第二个全息图，可由同一物体在稍后一段时间产生，或从类似的物体如模板产生。全息片显影后，用激光照明，覆盖在目标立体图像上的干涉条纹，会指出何处有移动或形变。该技术用于分析复杂物体(如汽车制动器托架)的应力、检验飞机零件、研究簧片或鼓膜的振动、物体随时间收缩、实时观察气体中热或压力梯度等。
