De veelgebruikte definitie van straalkwaliteit omvat far-field spotradius, far-field divergentie angle, diffractielimiet veelvoud U, Strehl verhouding, factor M2 , aanzetten doeloppervlak of lus-energieverhouding, enz.

De straalkwaliteit is een belangrijke parameter van laser. Twee veel voorkomende uitdrukkingen van straalkwaliteit zijn:BPP en M2 die zijn afgeleid op basis van hetzelfde fysieke concept en kunnen worden geconverteerd van elkaar. De kwaliteit van de laserstraal is belangrijk omdat het een belangrijke fysieke hoeveelheid is om te beoordelen of de laser goed is of niet en of: de precisieverwerking kan worden uitgevoerd. Voor veel soorten single-mode outputlasers hebben lasers van hoge kwaliteit gewoonlijk een zeer hoge straalkwaliteit, wat overeenkomt met een zeer kleineM2, zoals 1.05 of 1.1. Bovendien kan de laser gedurende zijn hele levensduur een goede straalkwaliteit behouden, enM2 waarde is vrijwel onveranderd. Voor laserprecisiebewerking, hoge kwaliteitstraal is meer bevorderlijk voor het vormgeven, om laserbewerkingen met vlakke top uit te voeren zonder het substraat te beschadigen en zonder thermisch effect. In praktijk,M2 wordt meestal gebruikt voor vaste en gaslasers, terwijl BPP wordt meestal gebruikt voor fiberlasers bij het labelen van de specificaties van lasers.

De kwaliteit van de laserstraal wordt meestal uitgedrukt door twee parameters: BPP en M². M²wordt vaak geschreven als M2. De volgende afbeelding toont de longitudinale verdeling van de Gauss-bundel, waarbij:W is de straal van de straaltaille en θ is de helft van de verre velddivergentie angel.

Conversie van BPP en M2

BPP (Straalparameterproduct:) wordt gedefinieerd als tailleradius W vermenigvuldigd met far-field divergentie helft angle θ:

         BPP = W × θ

De far-field divergentie helft angle θ van Gauss-straal is:

        θ₀ = λ / πW₀

M² is de verhouding van het bundelparameterproduct tot het bundelparameterproduct van de fundamentele modus Gauss-bundel:

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

Het is niet moeilijk om uit de bovenstaande formule te vinden dat: BPP is onafhankelijk van de golflengte, terwijl M² is ook niet gerelateerd aan lasergolflengte. Ze hebben voornamelijk betrekking op het ontwerp van de holte en de nauwkeurigheid van de assemblage van de laser.

De waarde van M² is oneindig dicht bij 1, wat de verhouding aangeeft tussen de echte gegevens en de ideale gegevens. Wanneer de echte gegevens dichter bij de ideale gegevens liggen, is de straalkwaliteit beter, dat wil zeggen wanneer:M² dichter bij 1 ligt, is de corresponderende divergentiehoek kleiner en is de bundelkwaliteit beter.

Meting van BPP en M2
De straalkwaliteitsanalysator kan worden gebruikt om de straalkwaliteit te meten. De straalkwaliteit kan ook worden gemeten met behulp van een lichtanalysator met complexe bediening. Gegevens worden verzameld op verschillende locaties van de laserdwarsdoorsnede en vervolgens gesynthetiseerd door een ingebouwd programma om te producerenM2. M2 kan niet worden gemeten als er sprake is van een verkeerde bediening of meetfout tijdens het bemonsteren. Voor metingen met hoog vermogen is een geavanceerd dempingssysteem nodig om het laservermogen binnen een meetbaar bereik te houden en schade aan het detectieoppervlak van het instrument te voorkomen.

De optische vezelkern en numerieke apertuur kunnen worden geschat volgens de bovenstaande figuur. Voor fiberlasers, de tailleradius ω₀= vezelkerndiameter /2 = R, θ = zondeα =α= NA (numerieke opening van vezel).

Samenvatting van BPP, M2, en Beam Qkwaliteit

Hoe kleiner BPP, hoe beter kwaliteit van de laserstraal.

Voor 1.08µm vezellasers, M2 = 1, BPP = λ / = 0,344 mm Dhradvertentie

Voor 10.6µm CO₂ lasers, enkele fundamentele modus M2 = 1, BPP = 3.38 mm Dhradvertentie

Ervan uitgaande dat de divergentiehoeken van twee enkele fundamenteel modus lasers (of multi-mode lasers met dezelfde M2) hetzelfde zijn na het scherpstellen, de brandpuntsdiameter van de CO₂ laser is 10 keer die van de fiberlaser.

Hoe dichterbij M2 is tot 1, hoe beter de kwaliteit van de laserstraal is.

Wanneer de laserstraal binnen is GAustralische distributie of nabij Gauss-distributie, hoe dichter de M2 is tot 1, hoe dichter de eigenlijke laser bij de ideale Gauss-laser is, hoe beter de straalkwaliteit is.