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Die Phasenverschiebung des reflektierten Laserstrahls oder dessen Modulation gegenüber dem ausgesandten Strahl ist entfernungsabhängig. Diese Phasenverschiebung kann gemessen und benutzt werden, um die zurückgelegte Distanz zu ermitteln. Wird die Laserfrequenz selbst zur Überlagerung genutzt, arbeitet das Gerät wie ein Laserinterferometer.

Das exakte Ausmessen von Distanzen ist beim Heimwerken ein essentieller Arbeitsschritt, der den Grundstein für die spätere Passgenauigkeit legt. Der klassische Hobby-Handwerker nutzt für diese Aufgabe Werkzeuge wie Zollstock oder Maßband, die in der Regel eher umständlich in der Anwendung und anfällig für Messfehler sind. Eine praktische Alternative bilden hier Laserentfernungsmesser, die durch große Präzision und einen hohen Arbeitskomfort gekennzeichnet sind.

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:

Das obige Schema verdeutlicht die Relationen zwischen den verschiedenen Distanzen. Mit Hilfe der Trigonometrie ist es möglich die Distanz x−x0{\displaystyle x-x_{0}} aus der gemessenen Distanz x′−x0′{\displaystyle x-x_{0}} zu ermitteln: In der Geodäsie heißen die Entfernungsmessgeräte, die nach dem Prinzip der Laufzeitmessung oder Phasenmodulation arbeiten, Tachymeter oder Distanzer.