Gaismas noteikšanas un diapazona noteikšanas (LIDAR) sistēma bieži tiek izmantota atmosfēras pētījumos. Daži no dažādiem LIDAR sistēmu dizainiem ir Mie un Rayleigh LIDAR, Raman un diferenciālās absorbcijas LIDAR, Doplera un fluorescences LIDAR, kā arī sistēmas, ko izmanto kā vienkāršus diapazona meklētājus vai altimetrus. Konstrukcijas atšķiras atkarībā no pētāmā priekšmeta, nepieciešamās mērījumu precizitātes un to izvietošanas apstākļiem. Katrs sistēmas veids ir pieejamās aparatūras un programmatūras iespēju novērtēšanas produkts, kā arī tas, kā to var izmantot mērījumu mērķu sasniegšanai.
LIDAR sistēma parasti mēra lāzera atpakaļizkliedi, kas ir atstarotā lāzera gaisma. Tas var būt īpaši izstrādāts, lai izmērītu tiešu lāzera atpakaļizkliedi, viļņa garuma novirzītu atpakaļizkliedi, absorbcijas ātruma atšķirību starp diviem viļņu garumiem vai frekvences izmaiņas atpakaļizkliedētā gaismā. Pamatsistēma sastāv no raidītāja, uztvērēja un datu analīzes komponenta. LIDAR sistēmas projektiem ir vai nu bistatiska, vai monostatiska konfigurācija. Monostatiskā sistēmā raidītājs un uztvērējs atrodas kopā, savukārt bistatiskā konstrukcijā abi ir atsevišķi.
Vēl viens dizaina apsvērums ir izmantot biaksiālo vai koaksiālo sensoru izvietojumu. Divaksiālā izkārtojumā raidītāja un uztvērēja asij ir atšķirīga orientācija. Uztvērējs var noteikt atpakaļizkliedēto gaismu tikai tad, ja objekts atrodas tālāk par noteiktu attālumu. Raidītāja un uztvērēja asis ir vienādas koaksiālā izkārtojumā.
LIDAR sistēmām, kurās izmanto impulsu lāzerus, parasti ir monostatiska konfigurācija, taču tām var būt vai nu biaksiāls, vai koaksiāls sensoru izvietojums. Sistēmām, kurās izmanto nepārtraukto viļņu lāzeru, parasti ir bistatiska konfigurācija. Ja objekta diapazons ir salīdzinoši tuvu, parasti priekšroka tiek dota koaksiālam raidītāja un uztvērēja izvietojumam. Ja tuvu mērķa spēja nav problēma, var izmantot biaksiālu izkārtojumu, lai palīdzētu izvairīties no sarežģījumiem, ko rada tuvumā esošā lāzera atpakaļizkliede.
Dažādi LIDAR sistēmu modeļi arī izmanto dažādus lāzera viļņu garumus un dažādas joslas platuma kombinācijas raidītājiem un uztvērējiem. Citi dizaina apsvērumi ietver prasības lietošanai kā uzmeklēšanai vai lejupvērstam LIDAR, kā arī to, vai sistēma darbosies nepārtraukti vai tiks izmantota tikai naktī. Dažos dizainos tiek izmantoti noskaņojami lāzeri. Šīs opcijas ir rūpīgi izvēlētas, lai sasniegtu konkrētu mērīšanas mērķi.
LIDAR sistēmas datu analīzes komponents izmanto dažādas analītiskās metodes. Mie, Rayliegh, Raman un fluorescences LIDARS ir izstrādāti, lai analizētu dažāda veida lāzera atpakaļizkliedes modeļus. Izkliedes modeļi ir atkarīgi no viļņa garuma. Mie analīze vislabāk apraksta izkliedes modeļus, ja atstarojošā daļiņa ir aptuveni tāda pati kā viļņa garums. Rayleigh analīze ir precīzāka daļiņām, kas ir daudz mazākas par viļņa garumu.
Rayliegh un Mie dizainparaugi pārbauda elastīgo atpakaļizkliedi, kurā atstarotajai gaismai ir tāds pats viļņa garums kā pārraidītajai gaismai. Raman LIDAR analizē neelastīgo atpakaļizkliedi. Tas rodas tāpēc, ka gaisma nedaudz mainās viļņa garumā, kad to atstaro daļiņa. Nobīdes apjoms var noteikt atstarojošo daļiņu sastāvu un atmosfēras koncentrāciju. Fluorecence LIDAR izmanto līdzīgu analīzi, lai pārbaudītu šķidrumu un cieto vielu atpakaļizkliedi.
Doplera LIDAR mēra atpakaļizkliedētās gaismas frekvences izmaiņas, lai noteiktu temperatūras un vēja ātruma vai virziena izmaiņas. Diferenciālā absorbcija pārraida divus gaismas viļņu garumus un mēra atmosfēras absorbcijas atšķirību starp diviem viļņu garumiem. Relatīvās absorbcijas atšķirības var noteikt aerosola koncentrāciju.
Katrs no dažādajiem LIDAR sistēmas dizainiem izmanto unikālu aparatūras un programmatūras konfigurāciju, lai ierobežotos apstākļos veiktu precīzu noteikta daudzuma mērījumu. Vispārīgākas sistēmas, piemēram, policijas ātruma detektors, sniedz mazāk precīzus rezultātus. Dažās sistēmās datu analīzes komponentā izmantojamā analītiskā metode nosaka sistēmas aparatūras dizainu. Citos gadījumos pieejamā aparatūra nosaka, kādus sistēmas dizainus var izmantot.