Laser Doppler vibrometrie (LDV) is momenteel de methode die de beste verplaatsings- en snelheidsresolutie biedt en wordt gebruikt op vele gebieden van de fundamentele wetenschap. Zij maakt een femtometeramplituderesolutie mogelijk, daarnaast is het lineair en heeft derhalve een consistente amplitude tot in de zeer hoge frequentiebereiken - die momenteel praktisch meer dan 2 GHz bereiken. Deze eigenschappen zijn onafhankelijk van de meetafstand, zodat dit principe zowel bij microscopische bewerkingen als over zeer grote afstanden wordt gebruikt. Licht als sensor beïnvloedt de sample niet, waardoor het niet-invasief is en dus metingen kunnen worden uitgevoerd op uiterst kleine en uiterst lichte structuren. Omdat deze procedure zulke onovertroffen eigenschappen biedt, heeft Polytec ze robuust gemaakt en geschikt voor gebruik zowel in het laboratorium als in extreme condities.

Indien een golf door een bewegend voorwerp wordt weerkaatst en door een instrument wordt gedetecteerd (zoals het geval is bij de LDV), kan de gemeten frequentieverschuiving van de golf worden beschreven als:

fD = 2- v/λ

waarbij v de snelheid van het voorwerp is en λ de golflengte van de uitgezonden golf. Om omgekeerd de snelheid van een voorwerp te kunnen bepalen, moet de (Doppler-)frequentieverschuiving worden gemeten bij een bekende golflengte. Dit wordt in de LDV gedaan met behulp van een laserinterferometer.

De straal van een laser wordt door een bundelsplitser (BS 1) gesplitst in een referentie- en een meetstraal. Na het passeren van een tweede bundelsplitser (BS 2) wordt de meetbundel gericht op het monster, dat de bundel weerkaatst. Deze gereflecteerde bundel wordt nu door BS 2 naar beneden afgebogen (zie figuur), en vervolgens samengevoegd met de referentiebundel op de detector.

Aangezien het optische pad van de referentiestraal constant is in de tijd (r2 = const.) (met uitzondering van verwaarloosbare thermische effecten op de interferometer), genereert een beweging van het monster (r1 = r(t)) een licht/donkerpatroon, typisch voor interferometrie, op de detector. Eén volledige licht-donkercyclus op de detector komt overeen met een verplaatsing van het voorwerp van precies de helft van de golflengte van het gebruikte licht. In het geval van de helium-neonlaser die vaak voor vibrometers wordt gebruikt, komt dit overeen met een verplaatsing van 316 nm.