Hola Jfh900:
No es mejor modularlo en frecuencia, creo que seria mas facil medir los desfaces.
Sacando mi cuenta creo que ningun pic te alcanza para medir ese pequeño desfase.
La luz viaja a 300 000 Kilometros x segundo = 300 000 000 metros x segundo.
Suponiendo una distancia entre el primer y segundo fotodiodo de 5 metros.
5 / 300 000 000 = 16.7 nanosegundos
El mejor de los pics va a 12 MIPS osea 83.3 nanosegundos para cada instruccion.
Aparte, cuando la luz llegue a un fotodiodo tardara 16.7 segundos en ir al segundo fotodiodo, pero tardara otro tanto igual en recorrer los 5 metros de cable que separan el segundo fotodiodo del primero, suponiendo que el pic este pegado al primer fotodiodo, lo cual te dara un valor erroneo.
Adicionalmente estan los retardos propios de los componentes.
No es mi afan desanimarte, pero creo que con los componentes que estan a mano no es posible.
Un saludo.