激光光束质量因子检测项目

激光光束质量是激光器的一个重要技术指标，是从质的方面来评价激光的特性。但是，较长时期以来，对光束质量一直没有确切的定义，也未建立标准的测量方法，对科研和应用都带来了不便。1988年，A.E.Siegman引入了一个无量纲的量-光束质量因子参数，较科学合理地描述了激光光束质量，并被国际标准化组织1991年的ISO/TC172/SC9/WG1标准草案采纳，激光光束质量因子的研究和测量也成为近几年研究的热点。

常用来评价光束质量的方法有:

原衍射极限倍数因子、斯特列尔比、环围能量比、M2因子或其倒数K因子(光束传输因子),各种光束质量的定义对应于不同的应用目的,所反映光束质量的侧重点也不同。光束质量的好坏,应视具体的应用目的作出评价。

光束质量是从质的方面来评价激光的特性,对激光器设计、制造、检测、应用等有重要作用。探讨如何完善光束质量因子的普适性,分析影响光束质量的因素,并进行控制,具有重要意义。

对于分析远程激光测距和激光测高的精度来说，测距光束质量检测是其中重要的环节，特别是光束的能量分布状况以及发散角和束宽的大小，对测距回波的影响较明显，而激光光束质量因子比较能反映测距激光的质量，提高测量的精度。

M因子激光光束质量M2因子被国际光学界所公认并由国际标准化组织(ISO)予以推荐。M2因子克服了常用光束质量评价方法的局限,用M2因子作为评价标准对激光器系统进行质量监控及辅助设计等具有十分重要的意义。M2因子评价方法常用于低功率激光器产生光束截面上光强分布为连续的激光光束。由于采用光束的二阶矩定义束宽,对测量仪器要求较高。

目前在固体激光器和光纤激光器上，对于激光光束质量因子的检测需求相对比较大。

一般来说，光束质量会影响到激光的聚焦效果以及远场的光斑分布情况，是用来表征激光光束质量的参数，实际激光光束质量因子越接近1，说明光束质量越接近理想光束，它的光束质量就越好。

光束整形器一般要求高质量的激光，M²需要小于1.5。

光束参数积（BPP）的定义是激光束的远场发散角与光束最窄点半径的乘积，即BPP=θw，它可以量化激光束的质量以及将激光束聚焦到小点的程度。

光束参数积即BPP值越低，光束的质量就越好。

BPP值与M²值的关系是：M²值是BPP值的归一化值，针对具有特定波长的衍射极限光束进行归一化，即M²=BPP/BPP0，其中BPP0是特定波长的衍射极限光束的值，且BPP0=λ/π。

激光光束质量因子测试项目中可能会用到下面这些仪器：

M²测量系统：这类仪器通常包括激光束分析仪、光束准直和扩展单元、位置敏感探测器（如CCD相机）、数据采集和分析软件等。

光束轮廓分析仪：用于测量激光光束的强度分布，结合其他光学组件和计算方法，可以间接推算出M²值。

远场和近场测量装置：通过测量激光光束在远场和近场的分布，来计算M²值。这通常需要使用透镜组来转换光束并测量不同位置的光斑尺寸。

在进行测试之前我们要进行一些准备工作。

激光光束质量因子测试流程：

校准和设置：首先，对测量系统进行校准，确保所有设备正确安装和对齐。

近场测量：测量激光光束在紧靠激光输出口（近场）的强度分布。

远场测量：通过透镜或光阑将光束聚焦或扩展到远场，测量其发散角和光斑尺寸。

数据处理：根据近场和远场测量的数据，通过特定公式计算出光束的腰斑直径、发散角和M²值。

我司目前在激光光束质量因子检测方面主要使用的标准是：

GB/T 26599.1和ISO 11146 -1标准。

GB/T 26599.1-2011是中国的一项国家标准，全名为《激光和激光相关设备 激光光束宽度、发散角和光束传输比的试验方法 第1部分：无像散和简单像散光束》。该标准是基于国际标准ISO11146-1：2005制定的，旨在为激光和激光相关设备的性能评估提供统一的测试方法，特别是针对激光光束的宽度、发散角以及光束传输比这三个关键参数。

GB/T 26599.1主要规定了下面这些内容：

定义了测试激光光束宽度、发散角和光束传输比（即M²因子）的方法，这些都是衡量激光光束质量的重要指标。

规定了适用于无像散（即光束在传播过程中不产生焦点偏移）和简单像散（即光束仅在一个方向上产生焦点偏移）光束的测试程序。

描述了所需实验设备的配置、测量步骤以及数据处理方法，确保不同实验室之间测试结果的一致性和可比性。

提供了如何通过测量数据来计算激光光束的特性参数，从而帮助制造商和用户评价激光器的性能，确保其满足设计要求或特定应用的需求。

如果您有激光器光束质量因子检测需求，或是激光器整体性能检测需求，欢迎来电咨询。