A definição comumente usada de qualidade do feixe inclui raio do ponto de campo distante, divergência de campo distante angle, limite de difração múltiplo U, Strehl razão, fator M2 , ligar superfície alvo ou relação de energia de loop, etc.

A qualidade do feixe é um parâmetro importante do laser. Duas expressões comuns de qualidade de feixe sãoBPP e M2 que são derivados com base no mesmo conceito físico e podem ser convertidos de um para o outro. A qualidade do feixe de laser é importante porque é uma quantidade física fundamental para julgar se o laser é bom ou não e se a processamento de precisão pode ser realizado. Para muitos tipos de lasers de saída de modo único, lasers de alta qualidade geralmente têm qualidade de feixe muito alta, correspondendo a um muito pequenoM2, como 1.05 ou 1.1. Além disso, o laser pode manter uma boa qualidade de feixe ao longo de sua vida útil, eM2 o valor é quase inalterado. Para usinagem de precisão a laser, alta qualidadefeixe é mais propício à modelagem, de modo a realizar a usinagem a laser de topo plano sem danificar o substrato e sem efeito térmico. Na prática,M2 é usado principalmente para lasers sólidos e de gás, enquanto BPP é usado principalmente para lasers de fibra ao rotular as especificações dos lasers.

A qualidade do feixe de laser é geralmente expressa por dois parâmetros: BPP e M². M²é frequentemente escrito como M2. A figura a seguir mostra a distribuição longitudinal do feixe gaussiano, ondeW é o raio da cintura do feixe e θ é a metade da divergência de campo distante angle.

Conversão de BPP e M2

BPP (Produto de parâmetro de feixe) é definido como o raio da cintura W multiplicado por meia divergência de campo distante angle θ:

         BPP = W × θ

o meia divergência de campo distante angle θ do feixe gaussiano é:

        θ₀ = λ / πW₀

M² é a proporção do produto do parâmetro do feixe para o produto do parâmetro do feixe do modo fundamental do feixe gaussiano:

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

Não é difícil descobrir a partir da fórmula acima que BPP é independente do comprimento de onda, enquanto M² também não está relacionado ao comprimento de onda do laser. Eles estão principalmente relacionados ao projeto da cavidade e à precisão da montagem do laser.

O valor de M² é infinitamente próximo de 1, indicando a razão entre os dados reais e os dados ideais. Quando os dados reais estão mais próximos dos dados ideais, a qualidade do feixe é melhor, ou seja, quandoM² está mais próximo de 1, o ângulo de divergência correspondente é menor e a qualidade do feixe é melhor.

Medição de BPP e M2
O analisador da qualidade do feixe pode ser usado para medir a qualidade do feixe. A qualidade do feixe também pode ser medida usando um analisador de luz com operação complexa. Os dados são coletados de diferentes locais da seção transversal do laser e, em seguida, são sintetizados por um programa integrado para produzirM2. M2 não pode ser medido se houver operação incorreta ou erro de medição no processo de amostragem. Para medições de alta potência, um sistema de atenuação sofisticado é necessário para manter a potência do laser dentro de uma faixa mensurável e evitar qualquer dano à superfície de detecção do instrumento.

O núcleo da fibra óptica e a abertura numérica podem ser estimados de acordo com a figura acima. Para lasers de fibra, o raio da cintura ω₀= diâmetro do núcleo da fibra / 2 = R, θ = pecadoα =α= N / D (abertura numérica da fibra).

Resumo do BPP, M2, e Beam Qualidade

Quanto menor o BPP, melhor qualidade do feixe de laser.

Para 1.08µlasers de fibra m, M2 = 1, BPP = λ / π = 0,344 mm Srde Anúncios

Por 10, 6µm CO₂ lasers, modo fundamental único M2 = 1, BPP = 3.38 milímetros Srde Anúncios

Supondo que os ângulos de divergência de dois únicos fundamental modo lasers (ou multi-modo lasers com o mesmo M2) são os mesmos após a focagem, o diâmetro focal do CO₂ o laser é 10 vezes maior que o laser de fibra.

O mais perto M2 for 1, melhor será a qualidade do feixe de laser.

Quando o feixe de laser está em Gdistribuição australiana ou perto da distribuição gaussiana, quanto mais próximo o M2 é de 1, quanto mais próximo o laser real estiver do laser gaussiano ideal, melhor será a qualidade do feixe.