U proizvodnju i korištenje lasera neizbježno je uključiti otkrivanje i karakterizaciju kvalitete snopa. M2 i BPP su dvije najčešće korištene fizičke količine koje izražavaju kvalitetu laserskih zraka. M2 i BPP izvedeni su na temelju istog fizičkog koncepta, tako da se mogu pretvoriti jedni u druge.
Razlog zbog kojeg je kvaliteta snopa važna je taj što je ključna fizička količina prosuditi kvalitetu lasera i može li se laserski precizno obraditi. Za mnoge vrste izlaznih lasera s jednim načinom rada, visokokvalitetni laseri obično imaju visoku kvalitetu snopa, što odgovara vrlo malom M2, kao što je 1.05 ili 1.1. A laser može održavati dobru kvalitetu snopa tijekom svog vijeka trajanja, a vrijednost M2 je gotovo nepromijenjena. Za lasersku preciznu obradu, laserska zraka s visokom kvalitetom snopa više pogoduje oblikovanju, čime se izvodi ravna laserska obrada bez oštećenja podloge i bez toplinskih učinaka. U stvarnoj uporabi, prilikom označavanja laserskih specifikacija, M2 se uglavnom koristi za lasere čvrstog stanja i plinske lasere, dok se BPP uglavnom koristi za lasere od vlakana.
Kako kalibrirati kvalitetu grede? Kvaliteta snopa koja opisuje laser obično se izražava dva parametra: BPP i M². M² je također često napisan kao M2, koji se može čitati kao M na kvadrat ili M2. Sljedeća brojka je uzdužna raspodjela Gaussove zrake, gdje se radijus struka snopa W i kut razilaženja na krajnjem polju pola kuta θ.
BPP (Beam Parametar proizvod) definira se kao radijus struka snopa × kuta razilaženja u dalekom polju
BPP=W × θ
Kut razilaženja na pola polja gaussijske zrake:
θ0=λ / ΠW0
M²: omjer parametarskog proizvoda snopa i parametra snopa proizvoda temeljnog načina rada Gaussian beam:
M2=(W×θ)/(W0×θ0)=BPP /(λ/Π)
Nije teško pronaći iz gore navedene formule, gdje BPP nema nikakve veze s valnom duljinom, a M² faktor je također povezan s laserskom valnom duljinom. Uglavnom se odnose na dizajn laserske šupljine i točnost montaže.
Vrijednost M² faktora je beskrajno blizu 1, što ukazuje na omjer stvarnih podataka i idealnih podataka. Kada su pravi podaci bliži idealnim podacima, kvaliteta snopa je bolja. To jest, kada je M² faktor bliži 1, kvaliteta snopa je bolja, što je manji kut razilaženja.
Za analizu kvalitete snopa, to uglavnom ovisi o analizatoru snopa za mjerenje. Analizator kvalitete snopa može napraviti točna mjerenja, ali korištenje analizatora mjesta zahtijeva složene operacije, prikupljanje laserskih podataka presjeka iz različitih položaja, a zatim sintezu M² podataka kroz ugrađeni program instrumenta. Ako postoje operativne pogreške ili pogreške u mjerenju tijekom postupka uzorkovanja , ne možete mjeriti i analizirati vrijednost M². Za mjerenje velike snage potreban je složeni sustav prigušenja kako bi se laserska snaga zadržala unutar mjerljivog raspona kako bi se izbjeglo oštećenje površine instrumenta za otkrivanje zbog prekomjerne snage.
Prema gore navedenoj slici može se procijeniti jezgra vlakana i brojčani otvor blende. Za lasere od vlakana radijus struka snopa ω0=promjer jezgre vlakana/2=R, θ=sinα=α=NA (brojčani otvor blende od vlakana)
Iz toga se može zaključiti:
Što je BPP manji, to je bolja kvaliteta laserske zrake.
Za laser od 1,08 m vlakana, jedan temeljni način rada M2=1, BPP=λ/Π=0,344 mm mrad
Za 10,2-metarski CO2 laser, jedan temeljni način rada M2=1, BPP=3,38 mm mrad
Pod pretpostavkom da su dva jedinstvena temeljna načina rada (ili multimode M2 isti) laseri nakon fokusiranja, kut razilaženja je isti, a zatim je žarišni promjer CO2 lasera 10 puta veći od laserskog vlakana.
Što je M² bliži 1, to je bolja kvaliteta zraka lasera.
Kada je laserska zraka u gaussskoj ili gotovo gaussijskoj distribuciji, što je M² faktor bliži 1, to je stvarni laser bliži idealnom Gaussian laseru i to je bolja kvaliteta snopa.