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Laserinterferometer messen keine absoluten Weglängen, sondern nur die relative Änderung bei Verschiebung des Zieles bzw. eines Referenzspiegels. Beim Verschieben des Spiegels wird die Summe aus ausgesandtem und reflektiertem Strahl periodisch moduliert (Interferenz). Es durchläuft bei der Verschiebung um eine halbe Lichtwellenlänge genau eine Periode.

Hierbei kommt hinzu, dass ein Entfernungsmesser Laser durch eine außergewöhnliche Präzision gekennzeichnet ist, die Messfehler effektiv verhindert. Gerade beim Markieren und Anhalten von klassischen Messwerkzeugen können schnell Fehler passieren, da die Genauigkeit hier stark vom handwerklichen Geschick abhängig ist. Mit einem Laserentfernungsmesser hingegen können Markierungen präzise und ohne großen Aufwand gesetzt werden. Weiterhin erlaubt das elektronische Messgerät auch die schnelle Einmessung von Winkeln, wobei insbesondere das Markieren von rechten Winkeln im Heimwerker-Sektor sehr wichtig ist.

Um die Unbestimmtheit einer relativen interferometrischen Messung zu beseitigen, wird bei zwei oder mehreren diskreten Frequenzen die Phasenlage gemessen. Die Frequenzen können wiederum die Laserfrequenz selbst (verschiedene Laser, bei kleinsten Entfernungen) oder Modulationsfrequenzen ein und desselben Lasers sein (Frequenzen müssen zu Entfernungen und Messbereich passen).

Bei direkter Frequenzmodulation des Lasers werden Auflösungen um 1 Mikrometer erreicht. Jedoch erhält man mit herkömmlichen Lasern eine maximale Mess-Distanz um 1 Meter.