Dalam produksi dan penggunaan laser, tidak dapat dihindari untuk melibatkan deteksi dan karakterisasi kualitas sinar. M2 dan BPP adalah dua besaran fisik yang paling umum digunakan yang mengekspresikan kualitas sinar laser. M2 dan BPP diturunkan berdasarkan konsep fisik yang sama, sehingga dapat dikonversikan satu sama lain.
Alasan mengapa kualitas sinar penting adalah bahwa kuantitas fisik utama untuk menilai kualitas laser dan apakah dapat diproses dengan presisi laser. Untuk berbagai jenis laser keluaran mode tunggal, laser kualitas tinggi biasanya memiliki kualitas sinar tinggi, sesuai dengan M2 Sangat kecil, seperti 1.05 atau 1.1. Dan laser dapat mempertahankan kualitas sinar yang baik selama masa pakai, dan nilai M2 hampir tidak berubah. Untuk pemesinan presisi laser, sinar laser dengan kualitas sinar tinggi lebih kondusif untuk pembentukan, sehingga menjalankan pemesinan laser bagian atas datar tanpa merusak substrat dan tanpa efek termal. Dalam penggunaan aktual, saat menandai spesifikasi laser, M2 sebagian besar digunakan untuk laser solid-state dan laser gas, sedangkan BPP sebagian besar digunakan untuk laser serat.
Bagaimana cara mengkalibrasi kualitas balok? Kualitas sinar yang menggambarkan laser biasanya diekspresikan oleh dua parameter: BPP dan M². M² juga sering ditulis sebagai M2, yang dapat dibaca sebagai M kuadrat atau M2. Gambar berikut adalah distribusi longitudinal balok Gaussian, dimana radius pinggang balok W dan sudut divergensi medan jauh setengah sudut θ.
BPP (Beam Parameter Product) didefinisikan sebagai radius pinggang berkas × sudut divergensi medan jauh
BPP=W × θ
Sudut divergensi setengah bidang balok Gaussian:
θ0=λ/ΠW0
M²: rasio produk parameter balok terhadap produk parameter balok mode dasar berkas Gaussian:
M2=（W × θ） / （W0 × θ0）=BPP / （λ / Π）
Tidak sulit untuk menemukan rumus di atas, di mana BPP tidak ada hubungannya dengan panjang gelombang, dan faktor M² juga berhubungan dengan panjang gelombang laser. Mereka terutama terkait dengan desain rongga laser dan akurasi perakitan.
Nilai faktor M² sangat mendekati 1, yang menunjukkan rasio data nyata dan data ideal. Ketika data riil mendekati data ideal, kualitas berkas lebih baik. Artinya, jika faktor M² lebih dekat ke 1, kualitas sinar lebih baik, sesuai dengan Semakin kecil sudut divergensi.
Untuk analisis kualitas balok, ini terutama tergantung pada penganalisis balok untuk pengukuran. Penganalisis kualitas sinar dapat membuat pengukuran yang akurat, tetapi penggunaan penganalisis tempat memerlukan operasi yang rumit, mengumpulkan data penampang laser dari posisi yang berbeda, dan kemudian mensintesis data M² melalui program bawaan instrumen&# 39. Jika ada kesalahan operasional atau kesalahan pengukuran selama proses pengambilan sampel, Anda tidak dapat mengukur dan menganalisis nilai M². Untuk pengukuran daya tinggi, sistem atenuasi yang kompleks diperlukan untuk menjaga daya laser dalam kisaran yang dapat diukur untuk menghindari kerusakan pada permukaan deteksi instrumen karena daya yang berlebihan.
Menurut gambar di atas, inti serat dan bukaan numerik dapat diperkirakan. Untuk laser serat, jari-jari pinggang berkas ω0=diameter inti serat / 2=R, θ=sinα=α=NA (bukaan numerik serat)
Dapat disimpulkan dari ini:
Semakin kecil BPP, semakin baik kualitas sinar laser.
Untuk laser serat 1.08um, mode dasar tunggal M2=1, BPP=λ / Π=0,344 mm mrad
Untuk laser 10,2um CO2, mode dasar tunggal M2=1, BPP=3,38 mm mrad
Dengan asumsi bahwa dua mode fundamental tunggal (atau multimode M2 adalah sama) laser setelah pemfokusan, sudut divergensi adalah sama, maka diameter fokus laser CO2 adalah 10 kali lipat dari laser serat.
Semakin dekat M² ke 1, semakin baik kualitas sinar laser.
Ketika sinar laser berada dalam distribusi Gaussian atau mendekati Gaussian, semakin dekat faktor M² ke 1, semakin dekat laser sebenarnya ke laser Gaussian yang ideal, dan semakin baik kualitas berkas.