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Bei der Laufzeitmessung wird ein zeitlich kurzer Lichtpuls ausgesandt. Die Pulslaufzeit ist die Zeit, die der Lichtstrahl braucht, um von der Quelle, zu einem Reflektor, zumeist Retroreflektor und wieder zurück zur Quelle zu laufen. Durch Messen dieser Laufzeit Δt{\displaystyle \Delta t} kann man über die Lichtgeschwindigkeit die Distanz l{\displaystyle l} zwischen Quelle und Objekt ermitteln. Der Faktor 0,5 trägt dem Umstand Rechnung, dass das Licht die Entfernung zum Objekt hin und zurück durchlaufen muss. Die Lichtgeschwindigkeit wird durch das umgebende Medium mit dem Brechungsindexn{\displaystyle n} reduziert.

Das liegt daran, dass sich die Laufzeiten bei derart kurzen Distanzen auf Nano- und Picosekunden beschränken, was technisch nur schwer zu erfassen ist. Profi M​essgerät mit einem EInsatzbereich von ungefähr 250 Meter. Millimeter genaues Messen, auch auf großen D​istanzen! Aber entsprechend teuer im Preis.

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).

Der Vorteil dieser Methoden ist die gegenüber Laufzeitverfahren höhere Auflösung, die mit geringerem messtechnischen Aufwand zu realisieren ist. Die Messentfernung ist jedoch – aufgrund des notwendigerweise kontinuierlich bei kleiner Leistung arbeitenden Lasers – geringer.