激光光束質(zhì)量是激光器的一個重要技術(shù)指標，是從質(zhì)的方面來評價激光的特性。但是，較長時期以來，對光束質(zhì)量一直沒有確切的定義，也未建立標準的測量方法，對科研和應用都帶來了不便。1988年，A.E.Siegman引入了一個無量綱的量-光束質(zhì)量因子參數(shù)，較科學合理地描述了激光光束質(zhì)量，并被國際標準化組織1991年的ISO/TC172/SC9/WG1標準草案采納，激光光束質(zhì)量因子的研究和測量也成為近幾年研究的熱點。

常用來評價光束質(zhì)量的方法有:

原衍射極限倍數(shù)因子、斯特列爾比、環(huán)圍能量比、M2因子或其倒數(shù)K因子(光束傳輸因子),各種光束質(zhì)量的定義對應于不同的應用目的,所反映光束質(zhì)量的側(cè)重點也不同。光束質(zhì)量的好壞,應視具體的應用目的作出評價。

光束質(zhì)量是從質(zhì)的方面來評價激光的特性,對激光器設計、制造、檢測、應用等有重要作用。探討如何完善光束質(zhì)量因子的普適性,分析影響光束質(zhì)量的因素,并進行控制,具有重要意義。

對于分析遠程激光測距和激光測高的精度來說，測距光束質(zhì)量檢測是其中重要的環(huán)節(jié)，特別是光束的能量分布狀況以及發(fā)散角和束寬的大小，對測距回波的影響較明顯，而激光光束質(zhì)量因子比較能反映測距激光的質(zhì)量，提高測量的精度。

M因子激光光束質(zhì)量M2因子被國際光學界所公認并由國際標準化組織(ISO)予以推薦。M2因子克服了常用光束質(zhì)量評價方法的局限,用M2因子作為評價標準對激光器系統(tǒng)進行質(zhì)量監(jiān)控及輔助設計等具有十分重要的意義。M2因子評價方法常用于低功率激光器產(chǎn)生光束截面上光強分布為連續(xù)的激光光束。由于采用光束的二階矩定義束寬,對測量儀器要求較高。

目前在固體激光器和光纖激光器上，對于激光光束質(zhì)量因子的檢測需求相對比較大。

一般來說，光束質(zhì)量會影響到激光的聚焦效果以及遠場的光斑分布情況，是用來表征激光光束質(zhì)量的參數(shù)，實際激光光束質(zhì)量因子越接近1，說明光束質(zhì)量越接近理想光束，它的光束質(zhì)量就越好。

光束整形器一般要求高質(zhì)量的激光，M2需要小于1.5。

光束參數(shù)積（BPP）的定義是激光束的遠場發(fā)散角與光束最窄點半徑的乘積，即BPP=θw，它可以量化激光束的質(zhì)量以及將激光束聚焦到小點的程度。

光束參數(shù)積即BPP值越低，光束的質(zhì)量就越好。

BPP值與M2值的關(guān)系是：M2值是BPP值的歸一化值，針對具有特定波長的衍射極限光束進行歸一化，即M2=BPP/BPP0，其中BPP0是特定波長的衍射極限光束的值，且BPP0=λ/π。

激光光束質(zhì)量因子測試項目中可能會用到下面這些儀器：

M2測量系統(tǒng)：這類儀器通常包括激光束分析儀、光束準直和擴展單元、位置敏感探測器（如CCD相機）、數(shù)據(jù)采集和分析軟件等。

光束輪廓分析儀：用于測量激光光束的強度分布，結(jié)合其他光學組件和計算方法，可以間接推算出M2值。

遠場和近場測量裝置：通過測量激光光束在遠場和近場的分布，來計算M2值。這通常需要使用透鏡組來轉(zhuǎn)換光束并測量不同位置的光斑尺寸。

在進行測試之前我們要進行一些準備工作。

激光光束質(zhì)量因子測試流程：

校準和設置：首先，對測量系統(tǒng)進行校準，確保所有設備正確安裝和對齊。

近場測量：測量激光光束在緊靠激光輸出口（近場）的強度分布。

遠場測量：通過透鏡或光闌將光束聚焦或擴展到遠場，測量其發(fā)散角和光斑尺寸。

數(shù)據(jù)處理：根據(jù)近場和遠場測量的數(shù)據(jù)，通過特定公式計算出光束的腰斑直徑、發(fā)散角和M2值。

我司目前在激光光束質(zhì)量因子檢測方面主要使用的標準是：

GB/T 26599.1和ISO 11146 -1標準。

GB/T 26599.1-2011是中國的一項國家標準，全名為《激光和激光相關(guān)設備 激光光束寬度、發(fā)散角和光束傳輸比的試驗方法 第1部分：無像散和簡單像散光束》。該標準是基于國際標準ISO11146-1：2005制定的，旨在為激光和激光相關(guān)設備的性能評估提供統(tǒng)一的測試方法，特別是針對激光光束的寬度、發(fā)散角以及光束傳輸比這三個關(guān)鍵參數(shù)。

GB/T 26599.1主要規(guī)定了下面這些內(nèi)容：

定義了測試激光光束寬度、發(fā)散角和光束傳輸比（即M2因子）的方法，這些都是衡量激光光束質(zhì)量的重要指標。

規(guī)定了適用于無像散（即光束在傳播過程中不產(chǎn)生焦點偏移）和簡單像散（即光束僅在一個方向上產(chǎn)生焦點偏移）光束的測試程序。

描述了所需實驗設備的配置、測量步驟以及數(shù)據(jù)處理方法，確保不同實驗室之間測試結(jié)果的一致性和可比性。

提供了如何通過測量數(shù)據(jù)來計算激光光束的特性參數(shù)，從而幫助制造商和用戶評價激光器的性能，確保其滿足設計要求或特定應用的需求。

如果您有激光器光束質(zhì)量因子檢測需求，或是激光器整體性能檢測需求，歡迎來電咨詢。