激光干涉仪发射单一频率光束，光束射入线性干涉镜后分成两道光束射向反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，重新汇聚返回激光干涉仪。若光程差没有变化时，激光干涉仪会在相长性和相消性干涉的两极之间找到稳定的信号。若光程差有变化时，这些变化会被计算并用来测量两个光程之间的差异变化。

当高压连接在阳极和阴极之间时，混合气体被激发，形成激光光束，通过放大激光光强使一些光透射出来成为输出激光光束。其中，为实现平衡状态，通过加热器控制激光管长度让激光稳频的精度保持在±0.05ppm以内，此时稳定输出后，激光器即可进行干涉测量。如今大多数现代位移干涉仪都使用氦氖(HeNe)激光管，这些激光管具有633纳米的波长输出。

激光器的频率、功率、稳定性、可靠性、光束质量及寿命等指标参数，都关系着激光干涉仪的性能。其中激光频率是激光干涉仪基本的参数，其频率(波长)的准确性和稳定性是激光干涉仪测量精度的保证。