儀器的脈衝的鐳射發射器和光接收器 （通常是一個望遠鏡） 結合電子信號處理單元用於檢測和測距的各類遙遠的目標，在大氣中，類似于微波雷達的運作的原則。通常情況下，發射器和接收器是 coaligned 和放置緊密合作來衡量到接收器的方向由目標散射信號的鐳射能量。使用的雷射器可以能夠具有特別的光脈衝短，高度專注和單色，但患中許多類型的雲強，範圍限制衰減的鐳射燈。取決於鐳射和探測器和接收機通道數量的光譜特徵，大量不同的雷射雷達大氣研究的應用程式都在使用。簡單的單通道鐳射雲冪儀測量雲底高度和內部雲結構 ； 偏振雷射雷達測量雲相和水凝物類型 ； 差分吸收 (撥號) 和拉曼雷射雷達測量所選的分子種濃度 ； 高光譜解析度雷射雷達 （HSRL） 測量的分子分離和氣溶膠或雲成分 ； 和多普勒雷射雷達測量大氣氣溶膠或雲目標的徑向速度。近紫外雷射雷達波長範圍至 midinfrared （≈0。熱備盤 μ m）。