激光器的出现，改变了传统的测距方式。激光在大气中传播发散角小，且能量集中，抗干扰性强，因此利用激光可以实现更远距离且精度较高的测距。
根据测距原理分类，激光测距主要包括以下三种方法：飞行时间法（TOF）、干涉法和三角法。三种测距方法由于测距原理不同，导致测距性能各不相同，如测量距离、精度等。飞行时间法通常用于远距离测距，测量距离在20 km以上，三角法和干涉法多用于近距离测距，由于干涉法的测距精度高，多用于精密仪器的检测。
近年来随着激光器、探测器以及相关电子学的发展，激光测距又衍生出一种新的测距方式，即单光子激光测距法。单光子激光测距系统中光子探测器可以对光子进行响应，进而实现更远距离的测量。目前，单光子激光测距技术发展迅速，在工业生产与日常生活中占有重要地位。 1单光子激光测距关键技术 01时间相关光子计数法 由于光子探测器的灵敏度很高，需要在低背景噪声环境下才能通过光子计数法进行激光测距，然后对回波光子进行计数。
20世纪末，人们开展了关于时间相关的光子计数法的研究，充分利用目标光子的相关特性，有效地将混杂在噪声中的目标回波光子提取出来。最初是使用时间振幅转换器（TAC），将采集的时间转换为电压幅值，然后将此信息进行处理获取目标距离值。随着科技的进步，时间数字转换器（TDC）的出现进一步推进了单光子测距的发展。目前，主要有峰值法、质心法以及深度学习法三种方法处理回波光子累积直方图并提取目标的位置信息。
为探究荧光材料的寿命，科学家设计的光子计数技术在测距领域逐渐得到广泛的应用。基于单光子探测器和皮秒脉冲激光器的高分辨率激光测距系统，对遥感领域的发展有重要意义；基于时间相关光子计数法的扫描式激光测距系统，实现了地形目标和浅海水深度的测量；厘米量级的高分辨率的激光测距及成像系统实现了在白天的较大动态范围的测量，可以准确提取目标的特征信息，但是该系统的信息扫描采集速度慢。2020年，基于飞行时间法和时间相关光子计数累积处理回波数据方法的远程单光子探测系统被研制出来，有效解决了测距中存在模糊距离的问题，大大增加了测量距离。 02飞行时间法 单光子激光测距主要是通过飞行时间法对目标进行测距，即通过激光器发射激光，激光照射到目标之后，目标将激光漫反射回来，通过光学接收系统将反射信号接收到探测器靶面。通过测距系统的计时模块可以记录激光出射产生起始信号的时间，以及接收到目标反射回波产生终止信号的时间。飞行时间法主要通过激光器、光学发射系统、光学接收系统、探测系统和信号处理系统实现，如图1所示。

图1 单光子激光测距系统示意图

传统飞行时间法激光测距主要是通过激光器发射连续的激光，在照射到目标之后，通过接收回波并计算激光在目标与探测器之间的传播时间，但是激光在空气中受到大气的扰动，导致激光衰减太快，所以测量距离越远所需要的激光发射的能量就越大；同时，大功率激光器的体积和重量都比较大，因此很多领域大功率连续激光测距系统的应用会受到限制。
单光子飞行时间法激光测距系统采用了高频窄线宽脉冲激光器，结合时间相关光子计数方法，可以有效提高光子利用效率，且高频脉冲激光器的体积、重量远小于连续大能量激光器。因此单光子激光测距系统可以广泛应用于机载和星载等平台。
随着飞行时间技术的发展，基于飞行时间法的单脉冲测距技术日益成熟，但是单脉冲测距系统的测程很短，只有数百米，且测量误差较大。北京石油化工学院光机电装备技术北京市重点实验室黄民双提出一种在特定距离下的误差计算方法，并通过最小二乘法拟合出误差补偿曲线，实现了对飞行时间法的单脉冲测距方法的误差补偿，提高了系统的测距精度。 2单光子探测器的类型 光子探测器作为单光子激光测距系统的核心，在单光子激光测距系统中，激光器发射脉冲激光经过往返于目标与激光器之间的大气衰减，回波能量微弱，为了能实现对单个光子的探测，以波长为1064 nm的激光为例，单个光子的能量为1.86×10-19 J，因此探测器需要很大的增益，并且噪声小。
目前可以实现光子探测的探测器主要包括以下三种：盖格模式雪崩二极管（Gm-APD）、光电倍增管（PMT）以及超导纳米线单光子探测器（SNSPD）。 01光电倍增管 光电倍增管的工作原理如图2所示。光电倍增管作为最早的光电探测器，其特点主要是增益很大，响应灵敏。但是，随着光电倍增管应用领域要求的提高，光电倍增管正逐渐朝着小型化和集成化方向发展。得益于光电倍增管制作工艺的发展与进步，光电倍增管的价格在逐渐降低，同时光电倍增管的性能也在不断提高，如受噪声的影响在不断降低、光电倍增管的稳定性的提高、受振动干扰的问题在不断优化等。