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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:

Vereinfacht gesagt, wird also die Zeit erfasst, die das Licht braucht, um zum Messpunkt zu gelangen und von dort aus durch Reflektion zur Quelle zurückzukehren. Der Vorteil der Entfernungsmesser Laser liegt vor allem in der schnellen Reaktionszeit begründet, die es erlaubt, Distanzen im Meter- und Kilometerbereich schnell und einfach zu erfassen. Da sich das Licht mit einer Geschwindigkeit von rund 300.000 km/s ausbreitet, sind viele Distanzmesser mit Lasertechnologie für sehr kurze Strecken im Bereich von wenigen Zentimetern allerdings weniger geeignet.

Zählt man die Durchgänge und multipliziert sie mit der Lichtwellenlänge, erhält man die gesuchte Wegstrecke. Mit einer genaueren Auswertung des Signals erreicht man Genauigkeiten von etwa 1/100{\displaystyle 1/100} Wellenlänge, das sind bei sichtbarem Licht wenige Nanometer. Die Lichtwellenlänge ist allerdings abhängig vom Brechungsindex der Luft und verändert sich mit Temperatur, Druck und Feuchtigkeit. Für genaue Messungen muss der Zählwert der Lichtwellenlängen mit diesen Eigenschaften der Luft korrigiert werden (Luftdichtekorrektion).

Ein Vorteil der Triangulation ist der Umstand, dass es sich um rein trigonometrische Zusammenhänge handelt. Die Messung kann darum kontinuierlich erfolgen und eignet sich damit gut zur Abstandsmessung an bewegten Objekten. Um die Fremdlichtempfindlichkeit und den Einfluss inhomogen reflektierender Oberflächen zu senken, muss der Messpunkt möglichst klein und hell sein. Oft arbeiten solche Sensoren auch im Impulsbetrieb.