H τεχνική υψηλής φασματικής ανάλυσης (High Spectral Resolution Lidar) HSRL, εκμεταλλεύεται το τη φασματική κατανομής του οπισθοσκεδαζόμενου σήματος για το διαχωρισμό της μοριακής από τη σωματιδιακή συνεισφορά. Αυτός ο διαχωρισμός είναι εφικτός καθώς η θερμική κίνηση των μορίων της ατμόσφαιρας (~ 300 m/s) προκαλεί διευρυμένη φασματικά κατανομή του οπισθοσκεδαζόμενου σήματος λόγω φαινομένου Doppler, σε αντίθεση με την αντίστοιχη φασματική κατανομή που προέρχεται από τα σχεδόν ακίνητα (~10 m/s) σωματίδια (Εικόνα 1). Το φαινόμενο αυτό, δίνει το απαραίτητο σημείο αναφοράς για την ανάκτηση των ιδιοτήτων των σωματιδίων με ελάχιστες υποθέσεις, καθιστώντας την έτσι τεχνική υψηλής ακρίβειας. Το φαινόμενο είναι τόσο ισχυρό, που τα συστήματα HSRL μπορούν να λειτουργήσουν από επίγειες, αερομεταφερόμενες και δορυφορικές πλατφόρμες, τόσο την ημέρα όσο και την νύχτα.
Η δυσκολία στην ανάπτυξη ενός συστήματος HSRL παρουσιάζεται στις παρακάτω τεχνολογικές απαιτήσεις: (α) στον διαχωρισμό των πολύ μικρών φασματικών μεταβολών της οπισθοσκεδαζόμενης ακτινοβολίας και επομένως στο διαχωρισμό της μοριακής από την σωματιδιακή συνεισφορά και (β) στο υποσύστημα εκπομπής, καθώς η τεχνική HSRL απαιτεί μία πολύ σταθερή (~ 10-20 MHz) και φασματικά στενή (~ 100-150 MHz) πηγή laser ως μονάδα εκπομπής.
Μέχρι σήμερα, οι δυσκολίες αυτές αποτέλεσαν το λόγο που η τεχνική HSRL δεν είναι ευρέως διαδεδομένη με αποτέλεσμα η ανάπτυξη των συστημάτων HSRL να έχει περιοριστεί σε μερικά ερευνητικά ιδρύματα (π.χ. DLR, Max Planck) και διαστημικές υπηρεσίες (NASA, ESA) με πολύ υψηλό κόστος και πολυπλοκότητα (περί τα 10 συστήματα παγκοσμίως). Τα τελευταία χρόνια όμως, η τεχνική φαίνεται να έχει ωριμάσει και μαζί με την ανάπτυξη νέων πηγών laser και φίλτρων η ανάπτυξη συστημάτων HSRL μπορεί να χαρακτηριστεί ως εφικτός στόχος.