Lāzeru ražošanā un lietošanā neizbēgami jāiesaista stara kvalitātes noteikšana un raksturošana. M2 un BPP ir divi visbiežāk izmantotie fizikālie lielumi, kas izsaka lāzera staru kvalitāti. M2 un BPP ir atvasināti, pamatojoties uz vienu un to pašu fizisko koncepciju, tāpēc tos var pārveidot savā starpā.
Stara kvalitāte ir svarīga tāpēc, ka tas ir galvenais fiziskais lielums, lai spriestu par lāzera kvalitāti un to, vai to var precīzi apstrādāt ar lāzeru. Daudzu veidu vienmodu izejas lāzeriem augstas kvalitātes lāzeriem parasti ir tālās gaismas kvalitāte, kas atbilst ļoti mazam M2, piemēram, 1,05 vai 1,1. Un lāzers visā tā kalpošanas laikā var uzturēt labu stara kvalitāti, un M2 vērtība gandrīz nemainās. Lāzera precīzai apstrādei lāzera stars ar augstu gaismas kvalitāti ir labvēlīgāks formēšanai, tādējādi veicot lāzera mehānisko apstrādi ar plakanu virsmu, nesabojājot pamatni un bez termiskiem efektiem. Faktiskajā lietošanā, marķējot lāzera specifikācijas, M2 galvenokārt izmanto cietvielu lāzeriem un gāzes lāzeriem, savukārt BPP galvenokārt izmanto šķiedru lāzeriem.
Kā kalibrēt stara kvalitāti? Stara kvalitāti, kas raksturo lāzeru, parasti izsaka divi parametri: BPP un M². M² bieži raksta arī kā M2, ko var nolasīt kā M kvadrātu vai M2. Šis attēls ir Gausa stara gareniskais sadalījums, kur sijas vidukļa rādiuss W un tālā lauka novirzes leņķa puse leņķis θ.
BPP (stara parametru produkts) tiek definēts kā sijas vidukļa rādiuss × tālā lauka novirzes leņķis
BPP=W × θ
Gausa stara puslauka divergences leņķis:
θ0=λ/ΠW0
M²: stara parametra produkta attiecība pret Gausa pamata režīma stara parametra reizinājumu:
M2=（W × θ） / （W0 × θ0）=BPP / （λ / Π）
No iepriekš minētās formulas nav grūti atrast, kur BPP nav nekāda sakara ar viļņa garumu, un M² koeficients ir saistīts arī ar lāzera viļņa garumu. Tie galvenokārt ir saistīti ar lāzera dobuma dizainu un montāžas precizitāti.
M² koeficienta vērtība ir bezgalīgi tuvu 1, norādot reālo datu un ideālo datu attiecību. Kad reālie dati ir tuvāk ideālajiem datiem, stara kvalitāte ir labāka. Tas ir, ja M² koeficients ir tuvāk 1, staru kūļa kvalitāte ir labāka, atbilstoša, jo mazāks ir novirzes leņķis.
Sijas kvalitātes analīzei tas galvenokārt ir atkarīgs no stara analizatora. Stara kvalitātes analizators var veikt precīzus mērījumus, taču punktveida analizatora izmantošanai ir nepieciešamas sarežģītas darbības, savācot lāzera šķērsgriezuma datus no dažādām pozīcijām un pēc tam sintezējot M² datus, izmantojot instrumenta' iebūvēto programmu. Ja izlases procesā ir darbības kļūdas vai mērījumu kļūdas, jūs nevarat izmērīt un analizēt M² vērtību. Lai veiktu lieljaudas mērījumus, ir nepieciešama sarežģīta vājināšanas sistēma, lai noturētu lāzera jaudu mērāmajā diapazonā, lai izvairītos no instrumenta noteikšanas virsmas bojājumiem pārmērīgas jaudas dēļ.
Saskaņā ar iepriekš minēto skaitli var novērtēt šķiedras kodolu un skaitlisko apertūru. Šķiedru lāzeriem stara vidukļa rādiuss ω0=šķiedras kodola diametrs / 2=R, θ=sinα=α=NA (šķiedru skaitliskā apertūra)
No tā var secināt:
Jo mazāks BPP, jo labāka ir lāzera stara kvalitāte.
1.08um šķiedru lāzeram viens pamatrežīms M2=1, BPP=λ / Π=0,344 mm mrad
10,2 um CO2 CO2 lāzeram viens pamatrežīms M2=1, BPP=3,38 mm mrad
Pieņemot, ka pēc fokusēšanas divi vienreizēji pamata režīma (vai daudzmodu M2 ir vienādi) lāzeri, novirzes leņķis ir vienāds, tad CO2 lāzera fokusa diametrs ir 10 reizes lielāks nekā šķiedras lāzera.
Jo tuvāk M² ir 1, jo labāka ir lāzera staru kvalitāte.
Ja lāzera stars atrodas Gausa vai gandrīz Gausa sadalījumā, jo tuvāk M² koeficients ir 1, jo tuvāks faktiskais lāzers ir ideālajam Gausa lāzerim, un labāka ir stara kvalitāte.