Lasereiden tuotannossa ja käytössä on väistämätöntä, että säteen laatu havaitaan ja luonnehdinta. M2 ja BPP ovat kaksi yleisimmin käytettyä fyysistä määritystä, jotka ilmaisevat lasersäteen laatua. M2 ja BPP johdetaan saman fyysisen käsitteen perusteella, joten ne voidaan muuntaa toisiinsa.
Säteen laatu on tärkeää siksi, että laserin laadun ja lasertarkkuuden arvioiminen on keskeinen fyysinen määrä. Monentyyppisissä yksitilalähtölaserissa korkealaatuiset laserit ovat yleensä korkealaatuisia, mikä vastaa Hyvin pientä M2:ta, kuten 1,05 tai 1,1. Ja laser pystyy säilyttämään hyvän säteen laadun koko käyttöiän ajan, ja M2-arvo on lähes muuttumaton. Lasertarkkutyöstössä lasersäde, jolla on korkea sädelaatu, on suotuisampi muotoilulle, mikä suorittaa litteän lasertyöstön vahingoittamatta alustaa ja ilman lämpövaikutuksia. Varsinaisessa käytössä, kun merkitset laser-spesifikaatioita, M2: ta käytetään enimmäkseen solid-state-lasereille ja kaasulasereille, kun taas BPP: tä käytetään enimmäkseen kuitulaseriin.
Miten kalibroida säteen laatu? Laseria kuvaava säteen laatu ilmaistaan yleensä kahdella parametrilla: BPP ja M². M² kirjoitetaan usein myös nimellä M2, joka voidaan lukea M-neliönä tai M2:na. Seuraava luku on Gaussian-säteen pitkittäisjakauma, jossa palkkivyötärön säde W ja kaukokentän erokulma puolikulmaa μ.
BPP (Beam Parameter Product) määritellään palkkivyötärön säteeksi × kentän erokulmassa
BPP=W × μ
Gaussian säteen puolikenttäpoimintakulma:
μ0=λ / ΠW0
M²: valokeilaparametrituotteen suhde Gaussian-säteen perustilan palkkiparametrituotteeseen:
M2=(W×)/(W0×(1))=BPP /(λ/Π)
Ei ole vaikea löytää edellä mainitusta kaavasta, jossa BPP: llä ei ole mitään tekemistä aallonpituus, ja M²-tekijä liittyy myös laserin aallonpituustasoon. Ne liittyvät pääasiassa laserontelon suunnitteluun ja kokoonpanon tarkkuuteen.
M²-kertoimen arvo on äärettömän lähellä 1:tä, mikä osoittaa reaalidatan ja ihannedatan suhteen. Kun todellinen data on lähempänä ihanteellista dataa, säteen laatu on parempi. Eli kun M²-kerroin on lähempänä 1:tä, säteen laatu on parempi, mikä vastaa sitä pienempää eroavuuskulmaa.
Säteen laadun analysoinnissa se riippuu pääasiassa sädeanalysaattorista mittausta varten. Säteen laatuanalysaattori voi tehdä tarkkoja mittauksia, mutta pisteanalysaattorin käyttö vaatii monimutkaisia toimintoja, laserin poikkileikkausdatan keräämistä eri asennoista ja M²-tietojen syntetisoimista instrumentin sisäänrakennetun ohjelman kautta. Jos näytteenottoprosessin aikana on toimintavirheitä tai mittausvirheitä , et voi mitata ja analysoida M²:n arvoa. Suuritehoista mittausta varten tarvitaan monimutkainen jännitinjärjestelmä, jotta laserteho voidaan pitää mitattavissa olevalla alueella, jotta vältetään liiallisesta tehosta johtuvat vauriot instrumentin havaitsemispinnalle.
Yllä olevan luvun mukaan kuituydin ja numeerinen aukko voidaan arvioida. Kuitulaserien osalta sädevyötärön säde ω0=kuituytimen halkaisija/2=R, μ=sinα=α=NA (kuitujen numeerinen aukko)
Tästä voidaan päätellä seuraavaa:
Mitä pienempi BPP, sitä parempi lasersäteen laatu.
1,08um kuitulaserille yksi perustila M2=1, BPP=λ/Π=0,344 mm mrad
10,2 mm CO2-laserille yksi perustila M2=1, BPP=3,38 mm mrad
Olettaen, että kaksi yhtä perustilaa (tai monimuoto-M2 on sama) laseria tarkennuksen jälkeen, erokulma on sama, sitten CO2-laserin polttohalkaisija on 10 kertaa kuitulaseriin verrattuna.
Mitä lähempänä M² on 1: tä, sitä parempi laserin säteen laatu.
Kun lasersäde on gaussilais- tai lähes gaussilaisjakaumalla, sitä lähempänä M²-kerroin on 1:tä, sitä lähempänä varsinainen laser on ihanteellista gaussialaista laseria ja sitä parempi säteen laatu.