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An der zu messenden Fläche wird das Licht des Lasers reflektiert und schließlich von einem neben der Laserdiode befindlichen lichtempfindlichen Element registriert. Jetzt kommt die Mathematik, speziell die Trigonometrie (Winkelfunktion im Dreieck), zum Einsatz.

Bei größeren Entfernungen arbeitet man mit einer Hochfrequenzmodulation der Laseramplitude und wertet nicht die Laserwellenlänge, sondern die Phasenlage dieser aufmodulierten Hochfrequenzsignale aus. Wenn man annimmt, dass der ausgesandte Strahl mit einer Frequenzf=1/T{\displaystyle f=1/T} moduliert wurde, so erhält man folgende Grafik:

Der Vorteil dieses Verfahrens ist die geringe Reaktionszeit. Das Verfahren hat Messbereiche von einem Meter bis mehrere 10 Kilometer. Der Nachteil ist die erforderliche Messung sehr kurzer Zeiten (Nano- bis Picosekunden), es ist daher schwierig, eine höhere Auflösung als einige Zentimeter zu erreichen.

Die Mehrdeutigkeit interferometrischer Verfahren kann mit Hilfe einer Frequenzmodulation des Lasers oder dessen Hochfrequenz-Modulationssignales umgangen werden. Man führt dadurch in die Phasenmessung eine Laufzeitkomponente ein. Durch eine niedrigere Frequenz (= längere Periodendauer) erhält man eine größere Distanz eines eindeutigen Ergebnisses, jedoch eine geringere Auflösung. Zum Prinzip siehe auch bei FMCW-Radar. Verfahren mit HF-moduliertem Laser erreichen maximale Messentfernungen von ungefähr 200 Metern.