A definición comúnmente usada da calidade do feixe inclúe o raio de punto de campo afastado e a diverxencia de campo afastado angle, límite de difracción múltiplo U, Strehl relación, factor M2 , encendendo superficie obxectivo ou relación de enerxía do bucle, etc.

A calidade do feixe é un parámetro importante do láser. Dúas expresións comúns de calidade do feixe sonBPP e M2 que derívanse baseándose no mesmo concepto físico e pódense converter uns dos outros. A calidade do raio láser é importante porque é unha cantidade física clave para xulgar se o láser é bo ou non e se o pódese realizar un procesamento de precisión. Para moitos tipos de láseres de saída monomodo, os láseres de alta calidade adoitan ter unha calidade de feixe moi alta, que corresponde a unM2, como 1.05 ou 1.1. Ademais, o láser pode manter unha boa calidade do feixe durante toda a súa vida útilM2 o valor é case inalterado. Para mecanizado de precisión con láser, de alta calidadefeixe é máis propicio para a conformación, para realizar o mecanizado con láser de parte superior plana sen danar o substrato e sen efecto térmico. Na práctica,M2 úsase principalmente para láseres sólidos e de gas, mentres que BPP úsase principalmente para láseres de fibra ao etiquetar as especificacións dos láseres.

A calidade do raio láser adoita expresarse mediante dous parámetros: BPP e M². M²adoita escribirse como M2. A seguinte figura mostra a distribución lonxitudinal do feixe gaussiano, ondeW é o raio da cintura do feixe e θ é a metade de diverxencia de campo afastado angle.

Conversión de BPP e M2

BPP (Produto de parámetros do feixe) defínese como o radio da cintura W multiplicado por metade de diverxencia de campo afastado angle θ:

         BPP = W × θ

O metade de diverxencia de campo afastado angle θ de feixe gaussiano é:

        θ₀ = λ / πW₀

M² é a relación entre o produto do parámetro do feixe e o produto do parámetro do feixe do feixe gaussiano de modo fundamental:

        M² =（W×θ）/（W₀×θ₀）= BPP /（λ / π）

Non é difícil atopar a partir da fórmula anterior que BPP é independente da lonxitude de onda, mentres que M² tampouco está relacionado coa lonxitude de onda do láser. Están relacionados principalmente co deseño da cavidade e a precisión de montaxe do láser.

O valor de M² é infinitamente próximo a 1, indicando a relación entre os datos reais e os datos ideais. Cando os datos reais están máis próximos aos datos ideais, a calidade do feixe é mellor, é dicir, candoM² está máis preto de 1, o ángulo de diverxencia correspondente é menor e a calidade do feixe é mellor.

Medición de BPP e M2
O analizador de calidade do feixe pódese usar para medir a calidade do feixe. A calidade do feixe tamén se pode medir usando un analizador de luz cun funcionamento complexo. Os datos recóllense de diferentes lugares da sección transversal do láser e despois sintetízanse mediante un programa integrado para producirM2. M2 non se pode medir se hai un erro de funcionamento ou de medición no proceso de toma de mostras. Para medicións de alta potencia, é necesario un sistema de atenuación sofisticado para manter a potencia do láser dentro dun rango medible e evitar calquera dano na superficie de detección do instrumento.

O núcleo da fibra óptica e a apertura numérica pódense estimar segundo a figura anterior. Para láseres de fibra, o raio da cintura ω₀= diámetro do núcleo da fibra /2 = R, θ = pecadoα =α= N / A (apertura numérica da fibra).

Resumo de BPP, M2, e Beam Qualidade

Canto menor BPP, mellor calidade do raio láser.

Para o 1.08µláseres de fibra m, M2 = 1, BPP = λ / π = 0,344 mm Señoranuncio

Para 10.6µm CO₂ láseres, modo fundamental único M2 = 1, BPP = 3.38 mm Señoranuncio

Asumindo que os ángulos de diverxencia de dous son únicos fundamental modo láseres (ou multimodo láseres co mesmo M2) son os mesmos despois de enfocar, o diámetro focal do CO₂ láser é 10 veces o láser de fibra.

Canto máis preto M2 é a 1, mellor é a calidade do raio láser.

Cando o raio láser está dentro Gdistribución australiana ou próxima á distribución gaussiana, canto máis preto sexa M2 é a 1, canto máis preto estea o láser real do láser gaussiano ideal, mellor será a calidade do feixe.