本发明公开了一种用于水下双光束差动LDV的光学窗口组合及其应用，包括安装于发射端的V形发射端窗口和安装于接收端的球形接收端窗口。双光束穿过发射端窗口时，双光束的两条光束分别垂直于发射端窗口的表面入射，因此传播方向保持不变。测速槽内来自运动粒子的散射光沿接收端窗口的半径传播，因此传播方向不变，保证了光电探测器始终能够接收到多普勒信号。本发明应用于激光和精密测量领域，能够在空气‑玻璃‑流体界面的折射率改变时避免控制体位置偏移，始终保持发射控制体与接收控制体重合，从而大幅降低光路调整的难度，易于在水下环境成功探测到多普勒信号，且各个元件容易获得，装配简单，易于实现。