20世紀60年代，激光遙感載荷開(kāi)始得到各國研究者的廣泛關(guān)注。在“阿波羅”15號任務(wù)中，使用激光高度計對月球表面進(jìn)行了三維建模。中國從70年代開(kāi)始對機載激光高度計展開(kāi)研究。2007年發(fā)射的“嫦娥”1號搭載的激光高度計是中國第一個(gè)自行研制的星載激光高度計，該載荷在任務(wù)期間共采集了包括月球南北極在內的912萬(wàn)個(gè)有效高程數據。

傳統的激光遙感載荷主要分為：①激光測距儀。其工作原理主要有兩種，第一種與微波雷達相同，通過(guò)發(fā)射出脈沖激光并測量脈沖的飛行時(shí)間來(lái)測量與遠距離物體之間的距離。由于激光采用的波長(cháng)遠小于微波，因此能形成遠小于微波雷達的光束，激光測距儀能夠發(fā)現最小物體的能力明顯強于微波雷達。第二種發(fā)射調制的連續激光，通過(guò)測量發(fā)射和接收的相位差來(lái)測量與物體之間的距離。發(fā)射調制的連續激光常用于中短距離目標物的測距。測距儀除了測量距離之外，通過(guò)掃描目標物體的表面，還可以用來(lái)測量物體的形狀和大小。②差分吸收激光雷達。采用兩束不同波長(cháng)的激光束，一束的波長(cháng)位于被監測氣體的吸收峰（在線(xiàn)波段）；另一束的波長(cháng)位于目標氣體特征吸收峰之間（離線(xiàn)波段）。通過(guò)測量在線(xiàn)波段和離線(xiàn)波段返回信號強度的比值，可以測量目標氣體的各種物理參數。差分吸收激光雷達常被用于測量大氣中氣體或氣溶膠的溫度、密度、壓力等物理參數。③多普勒激光雷達。利用外差技術(shù)檢測目標表面移動(dòng)所產(chǎn)生的多普勒頻移，進(jìn)而測量目標物的速度。多普勒激光雷達常用于風(fēng)速、風(fēng)向的測量，其結果不但可以提高局部地區和整體天氣預報的精度，對于航空、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、高光譜激光雷達、超光譜激光雷達、合成孔徑激光雷達等新體制激光遙感探測儀器。