激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目的发射激光脉冲。经目的反射后激光向各方向散射。局部散射光返回到传感器接纳器，被光学系统接纳后成像到雪崩光电二极管上。

雪崩光电二极管是一种内部具有放大功用的传感器，因而它能检测极端微小的光信号，并将其转化为相应的电信号。 常见的是激光测距传感器，它经过记载并处置从光脉冲发出到返回被接纳所阅历的时间，即可测定目的间隔。

激光传感器必需极端准确地测定传输时间，由于光速太快。

例如，光速约为3*10^8m/s，要想使分辨率到达1mm，则传输时间传感器的电子电路必需能分辨出以下极短的时间:

0.001m/(3*10^8m/s)=3ps

要分辨出3ps的时间，这是对电子技术提出的过高请求，完成起来造价太高。但是往常的激光测距传感器巧妙地避开了这一障碍，应用一种简单的统计学原理，即均匀规律完成了1mm的分辨率，并且能保证响应速度。

应用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特性可完成无接触远间隔丈量。激光传感器常用于长度、间隔、振动、速度、方位等物理量的丈量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。