في إنتاج واستخدام أشعة الليزر، لا مفر من إشراك الكشف عن وتوصيف نوعية الحزمة. M2 و BPP هما الكميات المادية الأكثر شيوعا التي تعبر عن نوعية أشعة الليزر. يتم اشتقاق M2 و BPP على أساس نفس المفهوم المادي ، بحيث يمكن تحويلها إلى بعضها البعض.
السبب في نوعية شعاع المهم هو أنه هو كمية المادية الرئيسية للحكم على نوعية الليزر وعما إذا كان يمكن أن تكون دقة الليزر معالجتها. لأنواع كثيرة من الليزر إخراج وضع واحد، ليزر عالية الجودة وعادة ما يكون ذات جودة عالية شعاع الجودة، المقابلة ل M2 صغيرة جدا، مثل 1.05 أو 1.1. ويمكن لليزر الحفاظ على نوعية جيدة شعاع طوال حياته الخدمة، وقيمة M2 هو تقريبا دون تغيير. للتشريب الدقة الميكانيكية، شعاع ليزر مع جودة شعاع عالية هو أكثر ملاءمة لتشكيل، وبالتالي أداء مسطحة الأعلى ليزر الآلات دون الإضرار الركيزة ودون تأثيرات حرارية. في الاستخدام الفعلي، عند وضع علامات على مواصفات الليزر، يستخدم M2 في الغالب بالليزر ذات الحالة الصلبة وأشعة الليزر الغازية، في حين أن BPP يستخدم في الغالب لأشعة الليزر الليفية.
كيفية معايرة نوعية الحزمة؟ عادة ما يتم التعبير عن جودة الحزمة التي تصف الليزر بمعلمتين: BPP و M². كما أن M² غالباً ما يكتب على أنه M2، الذي يمكن قراءته على أنه M تربيع أو M2. الشكل التالي هو التوزيع الطولي للشعاع الغاوسي، حيث شعاع نصف قطر الخصر W وزاوية تباعد المجال البعيد نصف زاوية θ.
BPP (شعاع معلمة المنتج) هو تعريف شعاع نصف قطرها الخصر × زاوية التباعد في المجال البعيد
BPP = W × θ
نصف مجال زاوية التباعد من شعاع غاوسي:
θ0=λ / ΠW0
M²: نسبة المنتج معلمة شعاع إلى المنتج معلمة شعاع من الحزمة غاوسي الوضع الأساسي:
M2=(W×θ)/(W0×بلانت0=BPP /(λ/Π)
ليس من الصعب العثور على الصيغة المذكورة أعلاه، حيث BPP لا علاقة له مع الطول الموجي، وعامل M² يرتبط أيضا الطول الموجي بالليزر. وهي ترتبط أساسا لتصميم تجويف الليزر ودقة التجميع.
قيمة عامل M² قريبة إلى ما لا نهاية إلى 1، مما يشير إلى نسبة البيانات الحقيقية والبيانات المثالية. عندما تكون البيانات الحقيقية أقرب إلى البيانات المثالية ، فإن جودة الحزمة أفضل. وهذا هو، عندما يكون عامل M² أقرب إلى 1، ونوعية شعاع أفضل، المقابلة أصغر زاوية التباعد.
لتحليل جودة الحزمة، يعتمد بشكل رئيسي على محلل شعاع للقياس. يمكن لمحلل جودة الحزم إجراء قياسات دقيقة ، ولكن استخدام محلل البقعة يتطلب عمليات معقدة ، وجمع بيانات المقطع المقطعي بالليزر من مواقع مختلفة ، ومن ثم تجميع بيانات M² من خلال البرنامج المدمج في الجهاز. إذا كانت هناك أخطاء تشغيلية أو أخطاء قياس أثناء عملية أخذ العينات ، فلا يمكنك قياس وتحليل قيمة M². لقياس القدرة العالية، مطلوب نظام التوهين المعقدة للحفاظ على قوة الليزر داخل نطاق قابل للقياس لتجنب تلف سطح الكشف عن الجهاز بسبب القوة المفرطة.
وفقا ل الشكل أعلاه، يمكن تقدير الألياف الأساسية والفتحة العددية. بالنسبة لأشعة الليزر الليفية، نصف قطر الخصر شعاع ω0= الألياف الأساسية القطر / 2 = R، θ = sinα = α = NA (الفتحة الرقمية الألياف)
ويمكن استنتاج ذلك مما يلي:
كلما كان BPP أصغر ، كلما كانت جودة شعاع الليزر أفضل.
ليزر ألياف 1.08um، وضع أساسي واحد M2 = 1، BPP = λ/Π = 0.344 مم
ليزر 10.2um CO2، وضع أساسي واحد M2 = 1، BPP = 3.38 مم
على افتراض أن اثنين من وضع أساسي واحد (أو M2 متعددة السنوات هو نفسه) الليزر بعد التركيز ، وزاوية التباعد هو نفسه ، ثم القطر البؤري ليزر CO2 هو 10 أضعاف من الليزر الألياف.
كلما اقتربت M² من 1، كلما كانت جودة الحزمة أفضل من الليزر.
عندما يكون شعاع الليزر في توزيع غاوسي أو شبه غاوسي، كلما اقترب عامل M² من 1، كلما اقترب الليزر الفعلي من الليزر الغاوسي المثالي، وكلما كانت جودة الحزمة أفضل.