激光测距原理与声波测距原理相似，不同的是激光测距仪发出的信号是脉冲激光信号，激光信号对准目标发射出去后，将被目标反射。测出从开始发射到反射回来后所接收到的时间间隔t，就能得出待测距离S，即S=ct2。
式中，c为光速。因为式中的t的时间极短，精确测量t是准确测量距离的关键，所以激光测距仪中采用的是时标电脉冲振荡器的电子计时器，能精确记录光信号的往返时间。
2.激光测距的特点
激光测距比声波测距、无线电雷达测距都具有更多的优点。
①测量精度高、可测距离远。如测量月球与地球表面之间的距离38．4万公里，精度可达到±2cm。
②操作方便、速度快。一般几秒钟便可测得一个数据。
③仪器体积小、质量轻。最小的质量只有0．45kg，形如一架小型望远镜。
④抗电磁干扰能力强。
随着激光技术的发展，测距仪也经历了很多变化，测距仪的这些优点使之广泛应用于各个领域，在军事上测距仪已普遍装备于坦克、火炮、导弹、飞机、军舰、潜艇等。目前第三代小型人眼安全激光测距仪已在很多国家军事装备中使用。
激光雷达
激光雷达是激光测距技术向多功能发展的产物。激光测距仪测的是固定点的目标，而激光雷达可测量运动目标或相对运动的目标，既能探测位置又能探测速度，是现代化战争必不可少的工具。
1．激光雷达的工作原理
激光雷达的工作原理和微波雷达相似，一部激光雷达主要由发射、接收、测量控制和电源三部分组成。发射部分主要由激光器、调制器和发射望远镜组成。接收部分主要由接收望远镜、滤光片、光电探测器组成。测量控制部分包括距离、速度、分位的测量系统和自动伺服系统等。
激光雷达向目标发射的激光探测信号碰到目标后被反射回来成为回波，通过测量回波信号的时间、频率、方向变化就可以确定目标的距离、方位和速度等。
2．激光雷达的特点
激光雷达的波长比微波雷达短很多，它对目标的探测、跟踪和指导能提供更高的精度和分辨率。激光雷达识别能力强，可识别空中较小的物体。由于大气对激光有较高的光学吸收和散射效应，它更适合于执行探测低空飞行的任务。激光雷达的测量精度高，它可精确地探测1万公里以外两只交会的飞船间的距离。另外，激光雷达的抗干扰性能好，在探测地面或低空目标时，可以排除背景和地面回波的干扰，对超低空目标进行观测和跟踪。
随着科学技术的进步，又出现了各种激光雷达，如根据多普勒效应制成的激光多普勒雷达，可测量大气运动速度、高速公路上的汽车速度和各种飞行物体的速度；根据图像处理技术制成的图像激光雷达能够提供更丰富的信息。
激光制导
1．激光制导原理
激光制导就是利用激光来控制导弹的E行，以极高的精度将导弹、炸弹或炮弹引向目标。激光制导系统主要由激光目标指示器和目标寻码器两部分组成。前者是用来照明和捕捉目标的，它可以安装在飞机上或供前方工作人员携带并在地面上照射目标。后者是安装在导弹、炮弹或炸弹等武器上，它可以感知弹体的轴线与目标指示器反射回来的激光光束的方向是否一致，如果偏离了，则会产生一个信号来控制弹体上的方向舵，使之回到激光光束的方向，只要两个方向一致，最后弹体就会命中目标上的激光光斑。
目前研制较成功的一种激光制导方式是把目标指示器和弹体分开的制导方式，叫半主动式激光制导。
2．激光制导特点
由于激光单色性好、方向性好、能量集中，使得激光制导武器有高命中率，抗干扰能力强、机构简单、成本低的特点。20世纪90年代初爆发的海湾战争和21世纪初的阿富汗战争和伊拉克战争，是近年来发生的规模最大，影响最广的高科技战争。多种先进的武器竞相登场，而激光制导武器更是出尽风头。
除上述激光制导外，精确制导方法还有红外制导、微波雷达制导、毫米波制导、电视制导等。
激光加工技术
1.激光精打微细孔
由于激光束可以聚焦到比头发丝还细的程度，所以可以在材料上打极微细的孔，这是其他方法所望尘莫及的。
据最近有关文献报道，日本公司开发了一台高效率准分子激光装置，1min在尺寸100mm2，厚25μm的电路基板上打出几万个微孔，最小孔径10μm。日本的松下研究所与光纤制造商合作开发的激光打孔装置，其一个光脉冲可打孔径为0.5μm的孔。这些技术成果一旦走向实用化，将推动多片组件更加经济和普及。
2．奇妙的激光切割
激光可用于切割各种各样的材料，既可切割金属、非金属、玻璃、陶瓷等既硬又脆的材料，也可以切割木材，代替剪子切割皮革、布料、纸张等，还能切割无法进行机械接触的工件，几乎无坚不摧。
激光切割精度高、切口光滑、生产效率高、成本低、便于计算机控制。目前广泛应用于电器制造、航空航天、精密仪表、汽车、家具制造和服装加工领域。
激光技术的迅速发展，已经给我们的生活带来了巨大的变化。如果使用激光技术，则能在同一时间裁剪500件相同尺寸的衣服，大大提高制衣效率。美国贝克尔家具公司用激光切割技术制造了许多精美高档家具，成为美国高档艺术家具的主要供应商。
3．激光焊接
激光输出功率的提高，推动了激光焊接技术的发展。因为高功率激光可以很容易提供非常高的功率密度，可以瞬时把材料加热到上千甚至上万摄氏度以上的温度。选择适当激光功率参数，可以进行不同材料之间的焊接，比传统的乙炔焰、氩弧焊等焊接方法有更多优点，即可焊接难烧材料，适合微小区域焊接，并对环境和材料要求低，不能接触时，也照焊不误。
激光焊接技术的应用解决了生产中的许多问题。如高性能特种防水服的开胶漏水问题，许多年严重困扰着技术人员，而神奇的激光能奇迹般将焊缝牢牢地粘合起来。据文献报道，用激光“粘合”的接缝在2754Pa的压力下滴水不漏。
4．激光打标及光刻技术
激光标刻就是利用激光在产品的表面或外包装上刻出标志性文字、图案等，并可以在微小物件上精细刻画，还可以“深入腹地”进行内部雕刻，如在稍厚的玻璃砖里面雕刻工艺模型，而在玻璃砖周围全然看不出有“刻刀”进出的痕迹。
光刻技术是制作前所未有的精细线条和图案的技术。光刻技术最广泛的应用是光盘系统，20世纪80年代初从CD(compact disk)开始，迅速出现了CD-A、CD-ROM、VCD等，目前开发的新的刻录技术和红光半导体激光器，能缩小记录点及其间距，可把现有光盘的记录密度提高5～10倍，开发出目前所称的DVD(digital versatile disk)光盘系列。
激光唱片的制作，是通过将人的说话和乐器发出的声波，引起传声器金属膜片的相应振动，把这些振动进行放大之后调制成激光束，被声波调制了的激光在镀有铝膜的盘上进行刻划而成。
（三）光纤通信技术
现代通信革命不仅依赖于激光器的发明，而且依赖于光纤的发展。简单地说，光纤通信就是运用光反射原理，把光的全反射限制在光纤内部，用光信号传输取代传统通信方式中的电信号传输。
光纤
1.结构
光纤即光导纤维，是由纤芯、包层、涂层和套塑三部分组成。光纤芯的直径为5～50μm，包层的直径为125μm，与头发丝粗细差不多。纤芯中只能传输一种模式的称为单模光纤，可以有多种不同的传输模式，叫多模光纤。通信光纤的纤芯和包层的主体材料都是石英玻璃，但两区域中掺杂情况不同，因而折射率也不同。纤芯的折射率一般是1.463～1.467，包层的折射率是1.45～1.46左右。
也就是说，纤芯的折射率比包层的折射率稍微大一些。
实际使用的光纤，一般不是一根光纤组成的，而是由许多光纤聚集在一起组成，称为光缆。光缆中的光纤是成对使用的，一根用于发送，另一根用于接收。光缆中的光纤数一般采用6芯、12芯，甚至24芯、48芯，其中有保留的几对作为备用。
2.传输
根据全反射条件，当纤芯内的光线入射到纤芯与包层的交界面时，如果入射角大于临界角(θc=arcsin(n2/n1)，n1、n2分别为纤芯和包层的折射率)，就会在纤芯内发生全反射，光就会全部由交界面偏向中心。当碰到对面交界面时，又全反射回来，光纤中的光在芯包交界面上，不断地来回全反射，传向远方，而不会漏射到包层外面(图5)。
光在光纤传输过程中存在材料色散和模间色散，这影响了光纤传输速度和大容量的通信。通过变换光纤材料和改进光纤结构可以降低光纤的色散影响。对模间色散，可采用渐变型梯度折射率光纤，即纤芯的折射率是半径r的反比例函数，随着r的增加，折射率逐渐变小，在纤芯与包层的界面处，降至最小但仍大于包层的折射率。对于材料色散，因为石英材料对1.3μm波段的色散几乎为零，用石英材料作光纤，选1.3μm波段的光波作载波，可以把材料色散降至最低。
光纤通信
光纤通信属于有线光通信，其原理与有线通信的相似，光纤通信系统主要包括光发射机、中继机和光接收机三部分，图6所示为简化的光纤通信系统原理示意图。
1.光发送机
图6中的光发射机是实现电光转换系统，其中电端机包括电发送机和电接收机。发送机的任务是将模拟信号(话音、图像等信号)转换为数字信号，完成编码，然后由电接收机将数字信号进行分解，还原成模拟信号。
光端机包括光发送机和光接收机，前者是将传来的电信号，变成适合驱动光源发光的信号，使激光光源发光。这就实现了电光转换，然后将接收的光信号耦合进光纤，传输出去。光源一般采用光电二极管和半导体激光器。光发送机的重要参数之一是输出光功率要大，输出光功率越大，输出的光信号损耗越小。
2.中继机(光纤放大器)
因为信号在光纤传输中会由于光纤的色散、吸收等使信号衰减、变形，所以必须每隔几十公里就需要有一个中继机把减弱、畸变的光信号复原。
中继机中的光探测器把已变弱和畸变的光信号变成电信号，经判断再生装置复原处理，再驱动光源再生出复原的光信号，送入光纤继续传播。在现代光纤通信中，一般用光纤放大器代替上述的中继机。研制成功的掺铒光纤放大器，用它替代中继机是光纤通信技术中的一项重大突破。
3.光接收机
光接收机把接收到的光信号经光探测器转换成电信号，再经过放大器放大，送入电接收机进行解码和重建，使之恢复成原来的信号，传送给电接收机。
因为通信是都是双向的，即一方发出信号，同时也接收对方发来的信号，所以，光端机和电端机一一对应，组成光纤通信系统。
光纤通信的独特优点
光纤通信有一系列独特优点：信息容量大、传输损耗小、传输距离长、材料干净、资源丰富、不易腐蚀、抗电磁干扰等。
在光纤通信中，优质的光源、高灵敏度、高质量的光探测器和低损耗、低色散光纤的研制成功已使光通信向长距离、大容量及互联网化方向发展成为可能，所以光纤、光源和光探测器在光纤通信中非常重要。虽说用现代技术制造的光纤是激光束的低损耗传输线，但仍免不了有一定的能量损耗，为扩大长距离光纤通信的容量，人们还是要不断地寻找新技术，光孤子通信就是一项重要的新技术成果。
光孤子通信
光孤子是指经过长距离传输而保持形状不变的光脉冲。所谓光脉冲，其实是一系列不同频率的光波振荡组成的电磁波的集合。一束光脉冲包含许多不同的频率成分，在介质中的传播速度也不同，因此，光脉冲在光纤中将发生色散，形成脉冲展宽，使得信号畸变失真。
而同时，光信号在光纤中还有一种非线性的特性，这种特性会使光信号的脉冲产生压缩效应，即介质的折射率随光强度变化时，导致在光脉冲中产生自相位调制，使脉冲前沿产生的相位变化引起频率降低，脉冲后沿产生的相位变化引起频率升高，于是脉冲前沿比其后沿传播得慢，从而使脉宽变窄。如果有办法使光脉冲变宽和变窄这两种效应正好互相抵消，光脉冲就会像一个一个孤立的粒子那样形成光孤子，能在光纤传输中保持不变，实现超长距离、超大容量的通信。
光孤子的特点决定了它在通信领域的应用前景。光孤子通信是实现超长距离高速通信的重要手段，它被认为是第五代光纤通信系统。
近年来美、日、英等国相继进行了光孤子通信实验，取得重要进展。但实现用光孤子作通信载坡，真正实用化还需解决一系列具体问题，如对激光器输出的激光波长、脉冲功率和形状都有较高要求。人们相信在不久的将来这一技术一定会被推广和应用。
除了光孤子通信，目前研究的重点方向还有：相干光纤通信系统、量子光通信系统等。
（四）奇妙的全息照相技术
全息照相基本原理
普通照相是运用透镜成像原理，使物体在感光底片上成一实像，把物体的影像记录下来，其记录的仅仅是物体表面发射光波的振幅信息，即光的强度。而全息照相则是运用光的干涉原理，使感光底片上不仅记录光的强度信息，还记录了跟物体三维结构记录密切相关的相位信息。所谓全息，就是把物体发出或反射的光信号的全部信息包括光的振幅和相位全部记录下来，在再现被摄物体时就能得到物体的立体图像，这种摄像技术称为全息术，是1948年，伦敦工学院的伽伯教授发明的。全息术是一种两步成像的过程，包括光波记录和重现过程。
1.全息照片的拍摄
S-激光器；P-分束镜；M-全反射镜；
L-扩束镜；O-物体；H-全息干板
如图7所示，在拍摄过程中，将激光器发出的激光束用分光镜分成两束，其中一束经扩束透镜扩束后照射到被摄物体上，再经过物体反射后照射到感光底片上，这部分光叫做物光。另一束通过反射镜改变光路，并经扩束透镜扩束后直接照射到感光底片上，这部分光叫做参考光。
由于两束光在感光底片上相互叠加，形成干涉条纹，与参考光具有相同相位的那部分反射光干涉后形成亮纹，而与参考光相位相反的那部分反射光干涉后形成暗条纹，这样，被摄物体反射光中的振幅和相位信息分别以干涉条纹的反差和条纹的疏密分布形式储存在感光底片(称为全息干板)上，经过显影、定影等适当的处理，就得到一张全息照片。
1-激光器；2-50％；3，4-全反光镜
5，6-扩束镜；7-全息于板
2.全息照片的显示
