我们使用的光学望远镜绝大多数建设在地面，因此在观测来自太空的星光时，会受到大气的干扰。大气的流动与密度的不均匀分布都会使望远镜观测到的图像发生扭曲。以前天文学家只能选择将天文台建设在寒冷的高山上或是发射到太空来减弱这个影响。但即使在高山，大气的影响依然是很难完全消除的；而发射到太空的大型望远镜造价极其高昂，维修非常麻烦。因此，最近十几年来，天文学家采用了“自适应光学”技术，来解决这个问题。
利克天文台的沙恩望远镜向天空发射激光，天文学上的自适应光学技术依赖于“导引星”和矫正用的反射镜。在观测某个天体的时候，就以天空中与这个天体非常靠近的某颗星为对比参照物，一旦空气流动导致这颗星的图像出现扭曲，计算机系统就执行矫正程序，驱使可变形的反射镜面改正形状，使其反射出的光也出现变动，用以抵消变形效应，消除这种“抖动”。
这个过程可以使导引星恢复为无扰动时的图像，同时所观测的天体的图像“抖动”也被消除，因此能够获得非常好的观测质量。但是，在实际应用时，绝大多数要观测的天体找不到与其相配的高亮度天然导引星。不过，天文学家想到了一个巧妙的方法：用激光造出导引星。具体方法是将激光发射到天空，照到高90千米的电离层，形成一个亮点，成为激光制造出来的人造导引星，即“激光导引星”。
这样，天文学家想观测哪个方向的天体，就朝其附近发射激光，然后对大气导致的激光导引星图像的“抖动”进行矫正，便能大大提高所观测天体的图像精度。这些人工制造的“激光导引星”不仅和天然导引星一样稳定，而且更明亮、更方便使用，因此成为自适应光学技术的核心。通过这种手段获得的天体图像，可以与哈勃空间望远镜获得的图像相媲美，甚至比后者更好。采用了自适应光学技术的大型地面望远镜成像质量可与空间望远镜相媲美。
如今，不少现代化的光学天文台都采用了自适应光学技术，因此都要发射激光来帮助天文学家矫正大气流动的影响。最早进行这方面测试的是美国加州大学管理的利克天文台上的3米口径沙恩望远镜，此后凯克望远镜、甚大望远镜、双子望远镜、大双筒望远镜以及加那利大型望远镜等8～10米级别的大型望远镜都纷纷采用了这个技术。未来的30米级别光学望远镜也将采用这个技术，相关的测试正在进行中。
如今，中科院国家天文台的1米望远镜也经常向天空发射激光。但它发射的激光是用来与墨子号量子科学实验卫星发射下来的激光进行对接、建立激光通信的，而不是激光导引星自适应光学技术。此外，研究大气温度密度及物质组成的大气激光雷达也会向大气层发射激光。