激光同時具有高亮度和高相干性，這使得光的多普勒效應能夠在測速方面得到應用。激光雷達是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。從工作原理上講，激光雷達與微波雷達沒有根本的區別：向目標發射探測信號（激光束），然后將接收到的從目標反射回來的信號（目標回波）與發射信號進行比較，作適當處理后，就可獲得目標的有關信息，如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數，從而對飛機、導彈等目標進行探測、跟蹤和識別，它在軍事領域發揮著重要的作用，也成為環境監測的有力武器。
此外，引力波的探測也是利用激光干涉測量方法，進行中低頻波段引力波的直接探測，觀測雙黑洞并合和極大質量比天體并合時產生的引力波輻射，以及其他的宇宙引力波輻射過程。
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