雷射傳感器由雷射器、雷射檢測器和測量電路組成。雷射傳感器是新型測量儀表，它的優點是能實現無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電幹擾能力強等。雷射傳感器工作時，先由雷射發射二極體對準目標發射雷射脈衝。經目標反射後雷射向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統接收後成像到雪崩光電二極體上。雪崩光電二極體是一種內部具有放大功能的光學傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號，並將其轉化為相應的電信號。常見的是雷射測距傳感器，它通過記錄並處理從光脈衝發出到返回被接收所經歷的時間，即可測定目標距離。
雷射傳感器的應用
利用雷射的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現無接觸遠距離測量。雷射傳感器常用於長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量，還可用於探傷和大氣汙染物的監測等。
雷射測長
精密測量長度是精密機械製造工業和光學加工工業的關鍵技術之一。現代長度計量多是利用光波的幹涉現象來進行的，其精度主要取決於光的單色性的好壞。雷射是最理想的光源，它比以往最好的單色光源（氪-86燈）還純10萬倍。因此雷射測長的量程大、精度高。
雷射測距
它的原理與無線電雷達相同，將雷射對準目標發射出去後，測量它的往返時間，再乘以光速即得到往返距離。由於雷射具有高方向性、高單色性和高功率等優點，這些對於測遠距離、判定目標方位、提高接收系統的信噪比、保證測量精度等都是很關鍵的，因此雷射測距儀日益受到重視。在雷射測距儀基礎上發展起來的雷射雷達不僅能測距，而且還可以測目標方位、運運速度和加速度等，已成功地用於人造衛星的測距和跟蹤。
雷射測振
它基於都卜勒原理測量物體的振動速度。都卜勒原理是指：若波源或接收波的觀察者相對於傳播波的媒質而運動，那麼觀察者所測到的頻率不僅取決于波源發出的振動頻率而且還取決于波源或觀察者的運動速度的大小和方向。所測頻率與波源的頻率之差稱為都卜勒頻移。
雷射測速
它也是基都卜勒原理的一種雷射測速方法，用得較多的是雷射都卜勒流速計(見雷射流量計)，它可以測量風洞氣流速度、火箭燃料流速、飛行器噴射氣流流速、大氣風速和化學反應中粒子的大小及匯聚速度等。