ระบบตรวจจับแสงและการแปรผัน (LIDAR) มักใช้ในการศึกษาบรรยากาศ การออกแบบระบบ LIDAR ที่แตกต่างกันบางอย่างคือ Mie และ Rayleigh LIDAR, Raman และการดูดกลืนแสงที่แตกต่าง LIDAR, Doppler และ fluorescence LIDAR และระบบที่ใช้เป็นตัวค้นหาช่วงหรือเครื่องวัดระยะแบบง่าย การออกแบบแตกต่างกันไปตามวัตถุภายใต้การศึกษาความแม่นยำของการวัดที่จำเป็นและสถานการณ์ของการปรับใช้ ระบบแต่ละประเภทเป็นผลิตภัณฑ์ของการประเมินความสามารถของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่มีอยู่และวิธีการใช้เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์การวัด
ระบบ LIDAR มักจะวัดการกระจายแสงเลเซอร์ซึ่งสะท้อนแสงเลเซอร์ มันอาจได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อวัดแสงสะท้อนจากเลเซอร์โดยตรงแสงสะท้อนกลับเปลี่ยนความยาวคลื่นความแตกต่างของอัตราการดูดกลืนแสงระหว่างความยาวคลื่นสองช่วงหรือการเปลี่ยนแปลงความถี่ในแสงสะท้อนกลับ ระบบพื้นฐานประกอบด้วยเครื่องส่งสัญญาณเครื่องรับและส่วนประกอบการวิเคราะห์ข้อมูล การออกแบบระบบ LIDAR มีการกำหนดค่า bistatic หรือ monostatic ในระบบ monostatic เครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณจะอยู่ด้วยกันในขณะที่การออกแบบ bistatic ทั้งสองแยกจากกัน
การพิจารณาการออกแบบอีกประการหนึ่งคือการใช้การจัดเรียงเซ็นเซอร์แกนคู่หรือโคแอกเซียล ในการจัดเรียงแกนสองแกนแกนของเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับมีทิศทางที่แตกต่างกัน ผู้รับสามารถตรวจจับแสงสะท้อนกลับได้เมื่อวัตถุอยู่ไกลเกินกว่าระยะที่กำหนด แกนของเครื่องส่งและตัวรับจะเหมือนกันในการจัดเรียงโคแอกเชียล
ระบบ LIDAR ที่ใช้เลเซอร์พัลซิ่งมักจะมีการตั้งค่าแบบ monostatic แต่อาจมีการจัดเรียงเซ็นเซอร์แบบสองแกนหรือแบบโคแอกเซียล ระบบที่ใช้เลเซอร์คลื่นต่อเนื่องมักจะมีการกำหนดค่า bistatic หากช่วงของวัตถุใกล้เคียงกันมากการจัดเรียงของเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณจะเป็นที่ต้องการโดยทั่วไป หากความสามารถใกล้เป้าหมายไม่เป็นปัญหาอาจมีการจัดเรียงแกนสองแกนเพื่อช่วยหลีกเลี่ยงภาวะแทรกซ้อนจากแสงเลเซอร์กระจายกลับบริเวณใกล้เคียง
การออกแบบระบบ LIDAR ที่แตกต่างกันยังใช้ความยาวคลื่นเลเซอร์ที่แตกต่างกันและการผสมผสานแบนด์วิดธ์ที่หลากหลายสำหรับเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณ ข้อควรพิจารณาในการออกแบบอื่น ๆ รวมถึงข้อกำหนดสำหรับใช้เป็น LIDAR แบบค้นหาหรือค้นหาและว่าระบบจะทำงานอย่างต่อเนื่องหรือใช้ในตอนกลางคืนเท่านั้น การออกแบบบางอย่างใช้ประโยชน์จากเลเซอร์ที่ปรับได้ ตัวเลือกเหล่านี้ได้รับการคัดเลือกอย่างรอบคอบเพื่อติดตามเป้าหมายการวัดที่เฉพาะเจาะจง
องค์ประกอบการวิเคราะห์ข้อมูลของระบบ LIDAR ใช้ประโยชน์จากเทคนิคการวิเคราะห์ที่หลากหลาย Mie, Rayliegh, Raman และ Fluorescence LIDARS ถูกออกแบบมาเพื่อวิเคราะห์รูปแบบการกระจายแสงเลเซอร์แบบต่างๆ รูปแบบการกระจายขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น การวิเคราะห์มิเอะอธิบายรูปแบบการกระจายได้ดีที่สุดเมื่ออนุภาคสะท้อนแสงมีขนาดใกล้เคียงกับความยาวคลื่น การวิเคราะห์ Rayleigh นั้นแม่นยำกว่าสำหรับอนุภาคที่เล็กกว่าความยาวคลื่นมาก
Rayliegh และ Mie ออกแบบตรวจสอบ backscatter ยืดหยุ่นซึ่งแสงสะท้อนมีความยาวคลื่นเดียวกับแสงที่ส่งผ่าน Raman LIDAR วิเคราะห์ backscatter ไม่ยืดหยุ่น นี่เป็นผลมาจากแสงที่ถูกขยับเล็กน้อยในความยาวคลื่นเมื่อสะท้อนจากอนุภาค ปริมาณของกะสามารถระบุการแต่งหน้าและความเข้มข้นของอนุภาคสะท้อนแสงในชั้นบรรยากาศ ฟลูออเรสเซนต์ LIDAR ใช้การวิเคราะห์ที่คล้ายกันเพื่อตรวจสอบการกระจายกลับจากของเหลวและของแข็ง
Doppler LIDAR วัดการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแสงสะท้อนกลับเพื่อกำหนดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความเร็วลมหรือทิศทาง ค่าการดูดกลืนแสงที่แตกต่างกันจะส่งแสงความยาวคลื่นสองแสงและวัดความแตกต่างของการดูดกลืนบรรยากาศระหว่างความยาวคลื่นทั้งสอง ความแตกต่างสัมพัทธ์ในการดูดซึมสามารถระบุความเข้มข้นของละอองลอย
การออกแบบระบบ LIDAR แต่ละแบบใช้การกำหนดค่าเฉพาะของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เพื่อทำการวัดปริมาณเฉพาะอย่างแม่นยำภายใต้สถานการณ์ที่ จำกัด ระบบที่ใช้งานทั่วไปมากขึ้นเช่นอุปกรณ์ตรวจจับความเร็วของตำรวจให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำน้อยลง ในบางระบบวิธีการวิเคราะห์ที่ใช้ในองค์ประกอบการวิเคราะห์ข้อมูลจะกำหนดการออกแบบฮาร์ดแวร์ของระบบ ในส่วนอื่น ๆ ฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่จะเป็นตัวกำหนดว่าการออกแบบระบบใดที่สามารถใช้ได้
