Le faisceau laser peut être extrêmement peu divergent. Cette qualité va pouvoir être utiliser pour projeter de la lumière très loin de la source. C'est ainsi que grâce au laser, il est possible d'envoyer de la lumière sur la lune et de collecter en retour quelques photons qui se sont réfléchis dans des réflecteurs posés à la surface lunaire lors des missions Apollo. Par la mesure du temps d'aller et retour de la lumière entre la terre et la lune, le laser permet de connaître précisément la distance qui nous sépare de la lune.
Grâce à sa faible divergence, le laser est utilisé en télémétrie, pour mesurer à distance (jusqu'à plusieurs centaines de kilomètres) la concentration ou la nature des gaz, la vitesse des vents, la distance à un obstacle ou à une cible. L'instrument associé s'appelle alors un LiDAR (pour Light Detection and Ranging), à l'image du radar dans le domaine des ondes radio.
Le laser peut également être focalisé sur des dimensions de l'ordre de la longueur d'onde. Cette propriété est utilisée soit pour traiter les matériaux (perçage, découpe, marquage) soit pour les analyser (microscopie confocale par exemple).