当激光用于精密计量，如干涉测长时，是以激光波长作为计量的基准，因此激光波长的稳定与否，或者说激光频率的稳定性如何，将直接影响测量的精度。
引起激光器激光频率变化的主要因素是温度、气压、气流、振动和噪声等。温度变化、空气扰动、外界振动都将改变激光器谐振腔的几何长度（如玻璃管、金属支架长度）和腔内介质的折射率，使输出激光的频率变化。激光管内气体成分的比例、放电电流，以及原子自发发射等造成的噪声也使输出激光频率不稳定。一般氦氖激光器的频率稳定度约3X10﹣6，已能满足一般长度的计量要求，但不能满足精密计量（如1 m激光比长仪测量精度要求2×10﹣7）的需要。因此，在精密计量中，除了采取恒温、防震、密封等措施，并采用稳压、稳流电源作激励，以减小温度、振动、气流、噪声对激光频率的影响外，还采用线膨胀系数小的石英玻璃作氦氖激光器的管子，殷钢作支架，这样频率稳定度可达10﹣7数量级。在要求更高的场合，必须采取稳频措施。
目前，较常用的稳频方法是利用增益曲线的兰姆下陷现象进行反馈控制，将腔长控制在一定范围内，即兰姆下陷稳频法。气体激光在一定条件下，其输出功率（或光强I）调谐曲线中心（频率为f0）处将出现一个极小值，这个极小值称为兰姆下陷，如下图（a）所示。将氮氖激光器谐振腔的一块反射镜胶粘上压电陶瓷圆筒，如下图（b）所示，圆筒两壁加以约0.5 V的400 Hz~1 kHz的正弦电压，压电陶瓷的电致伸缩使腔长、输出激光频率和功率都随所加正弦电压的频率入而周期变化。当输出激光频率的中心值为f0时（图（a）），输出功率周期变化的频率为2fa，幅值较小，经选频放大输出为0 V。输出频率中心值在力f1〜f0或f1〜f2之间时，输出功率以频率fa而周期变化，幅值较大，经光电转换、选频放大后，输出误差信号，在相敏检波器中与参考信号相比较，输出与频率中心偏差f0的方向和大小有关的直流电压给压电陶瓷，使腔长发生相应改变，从而使激光输出频率稳定在f0的一个极小范围内，频率稳定度约10﹣8〜10﹣9。但由于管内气体成分和压力的变化，兰姆下陷容易漂移，因此重复性为10﹣7。兰姆下陷稳频方法结构简单，稳定度较高，因此广泛应用于精密测量和工业自动化以及科学研究中。
除了兰姆下陷稳频方法外，还可采用反兰姆下陷（饱和吸收）等稳频方法，稳定度更高，如碘饱和吸收稳定激光器的稳定度可达10﹣11〜10﹣12。在此不作讨论。
目前，在长度测量技术中，普遍采用氮氖激光器作为光源进行激光干涉测长（如线纹尺检定），激光衍射测量（如细丝直径测量）和激光扫描测量（如热轧圆棒直径的在线测量）。因此，激光式传感器根据测长工作原理可分为激光干涉传感器、激光衍射传感器和激光扫描传感器。其中以激光干涉原理应用最多。
图 兰姆下陷稳频原理和方框图