La définition couramment utilisée de la qualité du faisceau comprend le rayon du spot en champ lointain, la divergence en champ lointain angle, limite de diffraction multiple U, Strehl rapport, facteur M2 , allumer surface cible ou rapport d'énergie de boucle, etc.

La qualité du faisceau est un paramètre important du laser. Deux expressions courantes de la qualité du faisceau sontBPP et M2 lequel sont dérivés sur la base du même concept physique et peuvent être convertis de chacun d'eux. La qualité du faisceau laser est importante car c'est une grandeur physique clé pour juger si le laser est bon ou non et si les un traitement de précision peut être effectué. Pour de nombreux types de lasers à sortie monomode, les lasers de haute qualité ont généralement une qualité de faisceau très élevée, correspondant à un très petitM2, tels que 1.05 ou 1.1. De plus, le laser peut maintenir une bonne qualité de faisceau tout au long de sa durée de vie, etM2 la valeur est presque inchangée. Pour l'usinage de précision au laser, de haute qualitérayonner est plus propice à la mise en forme, de manière à réaliser un usinage laser à plat sans endommager le substrat et sans effet thermique. En pratique,M2 est principalement utilisé pour les lasers à solide et à gaz, tandis que BPP est principalement utilisé pour les lasers à fibre lors de l'étiquetage des spécifications des lasers.

La qualité du faisceau laser est généralement exprimée par deux paramètres : BPP et M². M²est souvent écrit comme M2. La figure suivante montre la distribution longitudinale du faisceau gaussien, oùW est le rayon de taille du faisceau et θ est la moitié de la divergence en champ lointain angle.

Conversion de BPP et M2

BPP (Produit de paramètre de faisceau) est défini comme le rayon de la taille W multiplié par moitié de divergence en champ lointain angle θ:

         BPP = W × θ

Les moitié de divergence en champ lointain angle θ du faisceau gaussien est :

        θ₀ = λ / πW₀

M² est le rapport entre le produit des paramètres du faisceau et le produit des paramètres du faisceau du faisceau gaussien en mode fondamental :

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

Il n'est pas difficile de trouver à partir de la formule ci-dessus que BPP est indépendant de la longueur d'onde, tandis que M² n'est pas non plus lié à la longueur d'onde du laser. Ils sont principalement liés à la conception de la cavité et à la précision d'assemblage du laser.

La valeur de M² est infiniment proche de 1, indiquant le rapport entre les données réelles et les données idéales. Lorsque les données réelles sont plus proches des données idéales, la qualité du faisceau est meilleure, c'est-à-dire lorsqueM² est plus proche de 1, l'angle de divergence correspondant est plus petit et la qualité du faisceau est meilleure.

La mesure de BPP et M2
L'analyseur de qualité du faisceau peut être utilisé pour mesurer la qualité du faisceau. La qualité du faisceau peut également être mesurée en utilisant un analyseur de lumière avec un fonctionnement complexe. Les données sont collectées à différents endroits de la section transversale du laser, puis synthétisées par un programme intégré pour produireM2. M2 ne peut pas être mesuré s'il y a un mauvais fonctionnement ou une erreur de mesure dans le processus d'échantillonnage. Pour les mesures à haute puissance, un système d'atténuation sophistiqué est nécessaire pour maintenir la puissance laser dans une plage mesurable et éviter tout endommagement de la surface de détection de l'instrument.

Le cœur de la fibre optique et l'ouverture numérique peuvent être estimés selon la figure ci-dessus. Pour les lasers à fibre, le rayon de taille ω₀= diamètre du noyau de fibre /2 = R, θ = péchéα =α= N / A (ouverture numérique de la fibre).

Résumé du BPP, M2, et Beam Qqualité

Plus le BPP est petit, mieux c'est qualité du faisceau laser.

Pour 1.08µm lasers à fibre, M2 = 1, BPP = λ / = 0,344 mm Monsieurun d

Pour 10.6µm CO₂ lasers, mode fondamental unique M2 = 1, BPP = 3.38 mm Monsieurun d

En supposant que les angles de divergence de deux fondamental mode lasers (ou multimode lasers avec le même M2) sont les mêmes après focalisation, le diamètre focal du CO₂ laser est 10 fois supérieure à celle du laser à fibre.

Le plus proche M2 est à 1, meilleure est la qualité du faisceau laser.

Lorsque le faisceau laser est en Gdistribution australienne ou proche de la distribution gaussienne, plus la M2 est de 1, plus le laser réel est proche du laser gaussien idéal, meilleure est la qualité du faisceau.