20世紀(jì)60年代，激光遙感載荷開始得到各國研究者的廣泛關(guān)注。在“阿波羅”15號(hào)任務(wù)中，使用激光高度計(jì)對(duì)月球表面進(jìn)行了三維建模。中國從70年代開始對(duì)機(jī)載激光高度計(jì)展開研究。2007年發(fā)射的“嫦娥”1號(hào)搭載的激光高度計(jì)是中國第一個(gè)自行研制的星載激光高度計(jì)，該載荷在任務(wù)期間共采集了包括月球南北極在內(nèi)的912萬個(gè)有效高程數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的激光遙感載荷主要分為：①激光測(cè)距儀。其工作原理主要有兩種，第一種與微波雷達(dá)相同，通過發(fā)射出脈沖激光并測(cè)量脈沖的飛行時(shí)間來測(cè)量與遠(yuǎn)距離物體之間的距離。由于激光采用的波長遠(yuǎn)小于微波，因此能形成遠(yuǎn)小于微波雷達(dá)的光束，激光測(cè)距儀能夠發(fā)現(xiàn)最小物體的能力明顯強(qiáng)于微波雷達(dá)。第二種發(fā)射調(diào)制的連續(xù)激光，通過測(cè)量發(fā)射和接收的相位差來測(cè)量與物體之間的距離。發(fā)射調(diào)制的連續(xù)激光常用于中短距離目標(biāo)物的測(cè)距。測(cè)距儀除了測(cè)量距離之外，通過掃描目標(biāo)物體的表面，還可以用來測(cè)量物體的形狀和大小。②差分吸收激光雷達(dá)。采用兩束不同波長的激光束，一束的波長位于被監(jiān)測(cè)氣體的吸收峰（在線波段）；另一束的波長位于目標(biāo)氣體特征吸收峰之間（離線波段）。通過測(cè)量在線波段和離線波段返回信號(hào)強(qiáng)度的比值，可以測(cè)量目標(biāo)氣體的各種物理參數(shù)。差分吸收激光雷達(dá)常被用于測(cè)量大氣中氣體或氣溶膠的溫度、密度、壓力等物理參數(shù)。③多普勒激光雷達(dá)。利用外差技術(shù)檢測(cè)目標(biāo)表面移動(dòng)所產(chǎn)生的多普勒頻移，進(jìn)而測(cè)量目標(biāo)物的速度。多普勒激光雷達(dá)常用于風(fēng)速、風(fēng)向的測(cè)量，其結(jié)果不但可以提高局部地區(qū)和整體天氣預(yù)報(bào)的精度，對(duì)于航空、航天安全也起到重要的保障作用。除此以外，在激光遙感載荷最新研究方向中還包括多光譜激光雷達(dá)、高光譜激光雷達(dá)、超光譜激光雷達(dá)、合成孔徑激光雷達(dá)等新體制激光遙感探測(cè)儀器。