双频激光过问仪的工作道理：在氦氖激光器上，加上一个约0.03特斯拉的轴向磁场。由于塞曼割裂效应和频率牵引效应，激光器产生1和2两个分歧频率的左旋和右旋圆偏振光。经1/4波片后成为两个相互垂直的线偏振光，再经分光镜分为两路。一路经偏振片1后成为含有频率为f1-f2的参考光束。

另一路经偏振分光镜后又分为两路：一路成为仅含有f1的光束，另一路成为仅含有f2的光束。当可动反射镜移动时，含有f2的光束经可动反射镜反射后成为含有f2 ±Δf的光束，Δf是可动反射镜移动时因多普勒效应产生的附加频率，正负号暗示移动方向(多普勒效应是奥地利人C.J.多普勒提出的，即波的频率在波源或接受器活动时会产生变动)。这路光束和由固定反射镜反射回来仅含有f1的光的光束经偏振片2后聚合成为f1-(f2±Δf)的丈量光束。

丈量光束和上述参考光束经各自的光电转换元件、放大器、整形器后进入减法器相减，输出成为仅含有±Δf的电脉冲信号。经可逆计数器计数后，由电子推算机进行当量换算(乘 1/2激光波长)后即可得出可动反射镜的位移量。双频激光过问仪是利用频率变动来丈量位移的，这种位移信息载于f1和f2的频差上，对由光强变动引起的直流电平变动不敏感，所以抗滋扰能力强。它常用于检定测长机、三坐标丈量机、光刻机和加工中心等的坐标精度，也可用作测长机、高精度三坐标丈量机等的丈量系统。利用相应附件，还可进行高精度直线度丈量、平面度丈量和幼角度丈量。