La definizione comunemente usata di qualità del raggio include raggio spot in campo lontano, divergenza in campo lontano angle, limite di diffrazione multiplo U, Strehl rapporto, fattore M2 , accensione rapporto di energia della superficie target o del circuito, ecc.

La qualità del raggio è un parametro importante del laser. Due espressioni comuni della qualità del raggio sonoBPP e M2 quale sono derivati ​​sulla base dello stesso concetto fisico e possono essere convertiti gli uni dagli altri. La qualità del raggio laser è importante perché è una quantità fisica fondamentale per giudicare se il laser è buono o meno e se il è possibile eseguire lavorazioni di precisione. Per molti tipi di laser con uscita monomodale, i laser di alta qualità hanno solitamente una qualità del raggio molto elevata, corrispondente a un raggio molto piccoloM2, come 1.05 o 1.1. Inoltre, il laser può mantenere una buona qualità del raggio per tutta la sua durata eM2 il valore è pressoché invariato. Per lavorazioni laser di precisione, alta qualitàtrave è più favorevole alla sagomatura, in modo da eseguire lavorazioni laser flat top senza danneggiare il supporto e senza effetto termico. In pratica,M2 viene utilizzato principalmente per laser a solido e a gas, mentre BPP viene utilizzato principalmente per i laser a fibra durante l'etichettatura delle specifiche dei laser.

La qualità del raggio laser è solitamente espressa da due parametri: BPP e M². M²è spesso scritto come M2. La figura seguente mostra la distribuzione longitudinale del fascio gaussiano, doveW è il raggio della vita del raggio e θ è la metà della divergenza in campo lontano angle.

Conversione di BPP e M2

BPP (Prodotto dei parametri del raggio) è definito come raggio della vita W moltiplicato per divergenza in campo lontano metà angle θ:

         BPP = W × θ

Il divergenza in campo lontano metà angle θ del fascio gaussiano è:

        θ₀ = λ / πW₀

M² è il rapporto tra il prodotto dei parametri del fascio e il prodotto dei parametri del fascio del fascio gaussiano in modalità fondamentale:

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

Non è difficile trovare dalla formula di cui sopra che BPP è indipendente dalla lunghezza d'onda, mentre M² inoltre non è correlato alla lunghezza d'onda del laser. Sono principalmente legati alla progettazione della cavità e alla precisione di assemblaggio del laser.

Il valore di M² è infinitamente vicino a 1, indicando il rapporto tra i dati reali e i dati ideali. Quando i dati reali sono più vicini ai dati ideali, la qualità del raggio è migliore, ovvero quandoM² è più vicino a 1, l'angolo di divergenza corrispondente è più piccolo e la qualità del raggio è migliore.

Misura di BPP e M2
L'analizzatore della qualità del raggio può essere utilizzato per misurare la qualità del raggio. La qualità del raggio può essere misurata anche utilizzando un analizzatore di luce con operazioni complesse. I dati vengono raccolti da diverse posizioni della sezione trasversale del laser e quindi vengono sintetizzati da un programma integrato per produrreM2. M2 non può essere misurato in caso di malfunzionamento o errore di misurazione nel processo di campionamento. Per misurazioni ad alta potenza, è necessario un sofisticato sistema di attenuazione per mantenere la potenza del laser entro un intervallo misurabile ed evitare danni alla superficie di rilevamento dello strumento.

Il nucleo della fibra ottica e l'apertura numerica possono essere stimati secondo la figura sopra. Per i laser a fibra, il raggio della vita ω₀= diametro del nucleo della fibra /2 = R, θ = peccatoα =α= N / A (apertura numerica della fibra).

Riepilogo del BPP, M2, e Beam Qqualità

Più piccolo è il BPP, meglio è qualità del raggio laser.

Per 1.08µlaser a fibra m, M2 = 1, BPP = λ / = 0,344 mm Siganno Domini

Per 10.6µm CO₂ laser, singolo modo fondamentale M2 = 1, BPP = 3.38 mm Siganno Domini

Supponendo che gli angoli di divergenza di due singoli fondamentale modalità laser (o multimodale laser con lo stesso M2) sono gli stessi dopo la messa a fuoco, il diametro focale della CO₂ laser è 10 volte quello del laser a fibra.

il più vicino M2 è a 1, migliore è la qualità del raggio laser.

Quando il raggio laser è in Gdistribuzione australiana o vicino alla distribuzione gaussiana, più vicino è il M2 è a 1, più il laser effettivo è vicino al laser gaussiano ideale, migliore è la qualità del raggio.