При производството и използването на лазери е неизбежно да се включи откриването и характеризирането на качеството на лъча. M2 и BPP са двете най-често използвани физически количества, които изразяват качеството на лазерните лъчи. M2 и BPP се основават на една и съща физическа концепция, така че те могат да бъдат превърнати един в друг.
Причината, поради която качеството на лъча е важно е, че това е ключов физически количество, за да се прецени качеството на лазера и дали той може да бъде лазерна точност обработва. За много видове изходни лазери с единичен режим, висококачествени лазери обикновено имат високо качество на лъча, съответстващо на Много малък M2, като 1.05 или 1.1. Лазерът може да поддържа добро качество на лъча през целия си експлоатационен живот, а стойността на М2 е почти непроменена. За лазерна прецизна обработка лазерният лъч с високо лъч е по-благоприятен за оформяне, като по този начин извършва плоско лазерно обработване без да уврежда субстрата и без топлинни ефекти. При действителната употреба, при маркиране на лазерни спецификации, М2 се използва най-вече за лазери на твърдо състояние и газови лазери, докато BPP се използва най-вече за лазери влакна.
Как да калибрирате качеството на лъча? Качеството на лъча, описващ лазера, обикновено се изразява с два параметъра: BPP и M². M² често се пише като M2, който може да се чете като M на квадрат или M2. Следната фигура е надлъжното разпределение на гаусовата греда, където лъч кръста радиус W и далеч ъгъл отклонение ъгъл на θ.
BPP (параметър на лъча продукт) се определя като лъч на талията радиус × далечен ъгъл на отклонение
BPP=W × θ
Ъгъл на отклонение на Гаусиан лъч:
0=λ / ΠW0
M²: съотношението между показателя за лъча и показателя на бийм на основния гаусов лъч:
M2=(W×θ)/(W0×θ0)=BPP /(λ/Π)
Не е трудно да се намери от горната формула, където BPP няма нищо общо с дължината на вълната, а факторът M² също е свързан с лазерната дължина на вълната. Те са свързани главно с лазерната кухина дизайн и сглобяване точност.
Стойността на фактора M² е безкрайно близо до 1, което показва съотношението на реалните данни и идеалните данни. Когато истинските данни са по-близо до идеалните данни, качеството на лъча е по-добро. Това означава, че когато факторът M² е по-близо до 1, качеството на лъча е по-добро, съответен По-малък ъгъл на отклонение.
За анализ на качеството на лъча, това зависи главно от анализатора на лъча за измерване. Анализаторът на качеството на лъча може да направи точни измервания, но използването на спот анализатор изисква сложни операции, събиране на данни за лазерно напречно сечение от различни позиции, и след това синтезиране на M² данни чрез вградената програма на инструмента. Ако има грешки при работа или грешки в измерването по време на процеса на извадки , не можете да измервате и анализирате стойността на M². За измерване на висока мощност се изисква сложна система за затихване, за да се запази лазерната мощност в обхвата на измерване, за да се избегне повреда на повърхността на откриване на инструмента поради прекомерна мощност.
Според горната фигура може да се изчисли ядрото на влакното и цифровата отвор. За лазери с влакно, радиусът на талията на лъча ω0 = диаметър на ядрото на влакното/2=R, θ=sinα=α=NA (числена диафрагма)
От това може да се заключи:
Колкото по-малък е BPP, толкова по-добро е качеството на лазерния лъч.
За 1,08-милиметрови влакна, едноцвятен режим M2=1, BPP=λ/Π=0,344 mm mrad
За 10,2um CO2 лазер, едноцвитния режим M2=1, BPP= 3,38 mm mrad
Ако приемем, че двата един основен режим (или мултимоден М2 е един и същ) лазери след фокусиране, ъгълът на отклонение е еднакъв, тогава фокусният диаметър на CO2 лазера е 10 пъти по-голяма от тази на оптичния лазер.
По-близо M² е 1, толкова по-добро качеството на лъча на лазера.
Когато лазерният лъч е в Гаус или почти Гаус, колкото по-близо е М² факторът е 1, колкото по-близо е действителният лазер е до идеалния Гаусски лазер и толкова по-добро е качеството на лъча.