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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.

Zum Verständnis der Funktionsweise dieser modernen Entfernungsmesser seien zunächst deren physikalisch relevanten Bauteile genannt. Dies sind die Lasereinheit, der Empfangssensor und ein Mikroprozessor. Beim Messvorgang wird scharf gebündeltes Licht einer bestimmten Wellenlänge (eben ein Laser) mittels einer Laserdiode auf den Messpunkt gerichtet. Dabei wird der Strahl dieser Entfernungsmesser nicht kontinuierlich, sondern gepulst gesendet.

Diese als klassisch geltende Messmethode macht sich die mathematischen Zusammenhänge zwischen den Seitenlängen und den Winkeln in einem Dreieck zunutze. In der Geodäsie wurde dieses Prinzip schon in früheren Jahrhunderten für Landvermessungen eingesetzt. Laserentfernungsmesser funktionieren nach dem gleichen Prinzip, nun aber berührungslos mittels optischer und elektronischer Komponenten.

So sollte die Bedienung nicht zu kompliziert ausfallen und die gewünschte Funktion mit wenig Tastendrücken ausgewählt sein. Auf diese Weise kann das Gerät jederzeit schnell genutzt werden, wie zum Beispiel bei der Kontrolle von Messpunkten. Als letzter Punkt sollte beim Kauf auf das Preis-Leistungsverhältnis geachtet werden, was im Klartext bedeutet, dass einzelne Geräte miteinander verglichen werden sollten, um das bestmögliche Angebot zu finden.