光束质量的评价方法
大气光通信中对光束质量的一种描述方法
明 用此 参 数 足 可 以说 明光 强起 伏 方 差 与 以 上 四 个 参 数 的 关 系 ， 可使 公 式 大 大 简 化 。
摘
要 ： 气 光 通 信 中 ， 光 束 质 量 的描 述 十 分繁 琐 ， 文 定 义 了 一 个 物 理 参 数 — — 光 强 起 伏 方 差 改 善 比 ， 通 过 大 对 本 并
公式推导 ， 将它与发射 孔径 、 传播距 离、 孔径 间距 、 光束质量 等参数建 立 了直接联 系。在此基础 上 ， Ｍａｌｂ程序 用 ｔ ａ
ＬＩ Ｗ ｅ— ｉ ＬＩ Ｕ ｉｈｕ ， ＡＮＧ ｉ ＬＩ Ｐｅ ｇ Ｍ ｎ， ｎ
（ ｌ ｇ ｆＳ ｉｎ ｅ Ｃｏｌ ｅｏ ｃｅ ｃｓ，Ｓ Ｔ ，Ｑｉｇ ａ ｅ ＵＳ ｎ ｄ ｏ，Ｓ ａ ｄ ｎ ６ ５ ０，Ｃｈｎ ） ｈ ｎ ｏ ｇ２ ６ １ ｉａ
一 ＿ ～一 一 一 ～蒌 一 ～ 一一 ～ ～ 一 一
其 中 ： ： 大 气折射 率 结 构 常 数 ； 一 传 输 距离 ； 一 ｃ一 Ｌ 七
空间 波数ｌ 。 ２ ｊ
实际通 信 中 ， 了降低 大气 湍流 的影 响 ， 般 采 为 一 用 多 光束 。ｒ束 光在 接 收平 面叠 加后 的光 强 起伏 方 ｌ
数—— 光 强起 伏方 差改 善 比 ， 并进 行 了仿 真 ， 出 的 得
础 。
根据 文 献［ ］ 对 数 光强 起 伏 方 差 ， 传 播 距 １， 与
离 Ｌ 的 关 系 为
， ４ｘ ．１ ４ ． “ ｌ 一 ０ ２ Ｃ￣ ｅ Ｌ （ ２）
光束质量的评价方法
评价标准
1、M2因子或其倒数K因子(光束 传输因子) 2、衍射极限倍数因子( β) 3、桶中功率比(BQ) 4、斯特列尔比(SR)
空间束 宽积
光束 在空间域的宽度（束腰宽度）和光束在频域的宽度（远场发散角） 的乘积
光束半径随传输距离变化的双曲线，
在z=0时有最小值 这个位置被称为高斯光束的束腰位置
衍射极限倍数因子( β)的定义及确定
1、定义式
衍射极限倍数因子定义为 β=θ/θ0。
2、（如何确定）参考光束的选择
对于同一实际光束,选取不同的参考光束会 得到不同的β值,这样就给β因子的测定带来 式中,θ为被测实际光束的远场发散角, θ0为 了不确定性和混乱,因此必须统一和规范参 理想光束(也称参考光束)的远场发散角。 考光束的选择。 有研究表明,选取与被测光束发射孔径或面 积相同的圆形实心均匀光束为参考光束,得 到的远场发散角是所有相同孔径光束中衍 射角最小的,适用于以β因子来评价激光武 器系统的光束质量。
桶中功率比(BQ) 也称环围能量比/靶面上能量比
1、定义式 2、（如何确定）参考光束参数
由于强度分布的横向尺度受到衍射极限的限 制,桶的尺寸主要根据目标尺寸与衍射极限尺 寸的相对大小以及具体的应用场合来选取,即 用理想光束的“衍射极限桶”中的桶中能量 与实际光束在同一桶中的桶中能量比值的开 方作为这种应用目的下的光束质量的评价标 准。 当希望的光斑尺寸小于目标尺寸时,为了更充 分地反映目标上的激光能量分布, 作为对式 (的补充,可用一个“桶系列”中的能量多少 来 衡量能量集中度。“桶系列”是具有规范 尺寸的几个同心环围, “规范尺寸”可取为 理想光束远场 光斑上的几个特征尺寸( 见下 面的说明) 。另一 种等价的做法是,用几个规 范的能量百分比所相 应的光斑尺寸评价远场 光束的质量。
激光相干合成光束质量评价
式 中： 。 是理 想光 束艾 里 斑 中心亮 度 的焦半 径 ； 是 实 际光束 焦斑 中含 ８ ４ ９ ／ ６ 总 能量 的角半 径 ； Ｄ 为光 束发 射孔
径 的最小 外接 圆直 径 ； 为波 长 。
因子 是很 好 的判 定单 束 高 能 激光 光 束 质 量 的参 数 ， 但 是 在评 价 合 成 光束 的过 程 中 ， 也有其缺陷。 其一 ，
ｒ ｆ
（ ３ ）
图 １ 两种拼接方式排布
式中： Ｐ ｒ 一环 围 内功 率与 总功率 之 比 ； Ｐ 。 一８ ４ ， 为理想 光束 艾里 斑 内的功率 与总 功率之 比。 Ｂ Ｑ 的本 质是先 确定 一半 径为 Ｒ 的理 想光束 ， 计 算这个 光束 的艾 里斑大 小 ， 然 后计 算 出实 际光束 落 在艾 里 斑范 围 内的功率 ， 从 而计算 出光束 质量 。 那么 对于 图 １ （ ａ ） ， 与 实际光 束进行 对 比的理 想光 束是 半 径 为 Ｒ 的理 想 光束 ； 对于图 １ （ ｂ ） ， 选 取 的理 想 光 束 的半径 则为 Ｒ 。即计 算环 围功率 比的半径将 分别 为 １ ． ２ ２ Ａ Ｌ ／ Ｒ 和１ ． ２ ２ Ｌ ／ Ｒ ， Ｌ为光束 到远 场 的距 离 。 对于 同样 四束光 合成 ， 由于排 布方 式 的不 同 ， 采用 了两 个不 同的理 想光 束 进行 比较 ， 即在 焦平 面 选取 不 同 的半 径来 计算环 围功率 。这样计 算 出来 的光 束质 量显 然难 以有说 服力 。
成光 束 质量 的标 准 。
ｌ 现 有 评 价 方 法 的 分 析
现 有 的对 光 束相 干合 成 的评价 体 系大都 是基 于对 单束 激 光 光束 质量 的评价 方 法提 出的 ， 大致 有 光束 质 量 Ｍ。因子 、 斯特 列尔 比（ Ｓ Ｒ） 、 环 围功 率 比（ Ｂ Ｑ） 、 光 束 质 量 因子 ， 以及 国 防科 学 技术 大 学 提 出 的相 干合 成 光 束
激光光束质量综合评价的探讨讲解
第３６卷第７期２００９年７月国激光ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＳＥＲＳ中Ｖ０１．３６，Ｎｏ．７Ｊｕｌｙ，２００９文章编号：０２５８—７０２５（２００９）０７—１６４３一ｉｉ激光光束质量综合评价的探讨冯国英１周寿桓１’２（１四川大学电子信息学院，四川成都６１００６４；２华北光电技术研究所，北京１０００１５）摘要综述了现有的３类激光光束质量评价方法，即近场质量、远场质量和传输质量。
主要的评价参数包括近场调制度和对比度、聚焦光斑尺寸、远场发散角、衍射极限倍数口因子、斯特列尔比、环围能量比以及肝因子等。
讨论了它们各自的适用范围、优点和局限性。
提出了采用胼因子矩阵以表述光束的像散特性，给出了Ｍｚ因子的不变量。
关键词激光技术；光束质量；膨因子；口因子文献标识码Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２００９３６０７．１６４３中图分类号ＴＮ２４８．１ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆＣｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎＦｅｎｇＧｕｏｙｉｎ９１ｏｎＬａｓｅｒＢｅａｍＱｕａｌｉｔｙＺｈｏｕＳｈｏｕｈｕａｎｌ＇２，１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１００６４，Ｃｈｉｎａ、＼２ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏ－Ｏｐｔｉｃｓ，Ｂｅｒｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｓｕｃｈａｓ１０００１５。
Ｃｈｉｎａ／ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｒｅｅｔｙｐｅｓａｒｅｏｆｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎｌａｓｅｒｂｅａｍｎｅａｒ－ｆｉｅｌｄｑｕａｌｉｔｙ，ｆａｒ—ｆｉｅｌｄｑｕａｌｉｔｙ，ａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙｓｐｏｔｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｒａｔｉｏａｎｄｃｏｎｔｒａｓｔｒａｔｉｏｏｆｎｅａｒ—ｆｉｅｌｄ，ｆｏｃｕｓｅｄｓｉｚｅ，ｆａｒ－ｆｉｅｌｄｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅａｎｇｌｅ，ｔｉｍｅｓｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｅｄｆａｃｔｏｒ８，Ｓｔｒｅｈｌｒａｔｅ，ｅｎｅｒｇｙｃｉｒｃｌｅｔｈｅｍｒａｔｅ，Ｍ２ｆａｃｔｏｒ。
最新光束质量的评价方法
更远处的电磁场，该处的径向 天线)一个波长范围内的电磁场。
电场可忽略。由天线发生的功 ▪ 近场光学则研究距离光源或物体一 率通量密度近似的随距离的平 个波长范围内的光场分布。在近场
方呈反比的关系的场域。
光学研究领域，远场衍射极限被打
破，分辨率极限在原理上不再受到
▪ 传统的光学理论，如几何光学、 任何限制，可以无限地小，从而基
▪ 2、衍射极限倍数因 子( β)
▪ 3、桶中功率比(BQ)
▪ 4、斯特列尔比(SR)
空间束 宽积
▪ 光束 在空间域的宽度（束腰宽度）和光束在频域的宽度（远场发散角） 的乘积
光束半径随传输距离变化的双曲线，
在z=0时有最小值
M²因子
▪
▪从对 M²因子和相关概念的分析可知 :
与远场发散角 、聚焦光斑尺寸等[4]相比较 ,M²因子更为严格和全面地表 征了激光光束质量 。可以证明激光通过理想无像差和无穷大孔径光学系统 时 ,虽然束腰直径或远场发散角要变化 ,但作为比较的物理量即束腰直径与 远场发散角的乘积 , M²因子是一个不变量 。因此 ,使用 M²因子比之仅用聚 焦 光斑尺寸或发散角衡量光束质量更为全面一些 。
衍射极限倍数因子( β)的定义及确定
▪ 1、定义式
▪ 2、（如何确定）参考光束的选择
▪ 衍射极限倍数因子定义为
▪ 对于同一实际光束,选取不同的参考
β=θ/θ0。
光束会得到不同的β值,这样就给β 因子的测定带来了不确定性和混乱,
▪ 式中,θ为被测实际光束的远场 因此必须统一和规范参考光束的选
发散角, θ0为理想光束(也称参 择。
物理光学等，通常只研究远离 于近场光学原理可以提高显微成像
光源或者远离物体的光场分布， 与其它光学应用时的光学分辨率。
激光束质量评估与控制方法
激光束质量评估与控制方法激光技术作为一种重要的光学技术应用，已广泛应用于制造、通信、医疗等领域。
在激光器的使用过程中，激光束的质量是评估其应用效果的重要指标之一。
激光束的质量直接影响着其聚焦能力、功率分布以及传输稳定性。
因此，为了确保激光技术能够发挥最佳效果，科学家们一直致力于激光束质量评估与控制方法的研究。
激光束质量评估可基于激光束直径、发散角以及功率分布等指标进行。
具体的方法有以下几种。
首先，通过测量激光束直径来评估其质量。
测量激光束直径可以通过使用热能探测器、功率测量仪器、相机等设备来进行。
常用的方法有刀片扫描法、束压法和剥蚀法等。
这些方法通过测量激光束在不同位置上的功率分布，进而推断出束直径与功率分布之间的关系。
根据这些数据，可以计算出激光束直径以及相应的质量参数。
其次，激光束的发散角也是评估激光束质量的重要指标之一。
激光束发散角度越小，表示激光束的质量越好。
通常情况下，使用半角度来描述激光束的发散性能。
测量激光束发散角可以使用光学测量装置，比如张力光栅方法或用于测量平面波前的自适应光栅干涉方法。
这些方法可以在测量平面上检测激光束的相位和幅度分布，从而计算出激光束的发散角。
另外，激光束的功率分布也是评估激光束质量的重要参数。
激光束的功率分布可以反映激光束的聚焦能力、光斑形状等信息。
通过使用功率探测器以及光学仪器，可以测量激光束在空间上不同位置的功率分布，进而评估激光束的质量。
常见的方法有平坦探测法和扫描极化子吸收率方法等。
这些方法通过测量激光束在探测器上产生的信号强度，可以获得激光束的功率分布。
在激光束质量控制方面，科学家们也提出了一系列的方法。
首先，通过优化激光器系统来控制激光束的质量。
例如，可以进行激光谐振腔优化，通过调整激光器内的反射镜位置、增加补偿光学元件等方法来改善激光束的质量。
另外，还可以优化光学器件的设计，改善激光束的传输稳定性和光斑形状。
这些控制方法可以从源头上减小激光束的质量缺陷。
光束质量整形与质量诊断研究
光束质量整形与质量诊断研究作者：刘海勇许丽萍来源：《电子技术与软件工程》2015年第09期摘要几十年来激光光束质量的整形技术与质量评价方法不断丰富扩充，先进的技术和科学的方法为激光光束质量提供了更为有效的保障。
本文针对半导体激光器，总结论述了其光束质量整形与质量评价的方法和技术，旨在为相关工作提供参考借鉴。
【关键词】半导体激光器激光光束质量整形质量评价自上个世纪七十年代以来，半导体激光器被广泛应用于科研、工业等领域，具有轻巧、高效、稳定的优点，尤其是高功率半导体激光器的泵浦产生的光纤激光光束质量好、功率大，受到了越来越多的关注。
然而半导体激光器才存在内在的缺陷，限于其工作原理，产生的激光水平、垂直方向的光束质量存在很大差异，束腰位置不一致，平行于p-n结方向的慢轴方向光束质量差，这极大的制约了半导体激光器的应用，必须采取有效的整形技术解决这一问题，满足接收元件对光束质量的要求。
下文将详细介绍半导体激光器光束质量的整形与评价方法。
1 半导体激光器光束质量整形方法新世纪以来，为了更好的满足信息社会信息传输、处理、存储的需求，半导体激光器向高速宽带、大功率、短波长等方向发展，并已取得了一系列成果。
激光技术的应用中光束质量至关重要，无论是医学临床应用，还是军事应用、工业应用，都对光束质量要求较高，光束质量直接影响激光器性能的发挥，更影响到应用的水平和范围。
基于半导体激光器光束质量差、功率密度低的考虑，必须采油切实有效的整形技术来加以改善。
半导体激光器光束整形系统的关键在于慢轴光束质量的改善和快轴光束的准直，光束整形的基本原理是切割、旋转、重排光束，减小慢轴上的光参数积，来平衡快慢轴的光参数积，并借助微柱透镜等手段来调整快轴光束保证准直。
现今存在的整形技术种类繁多，下文将列举较为先进、常用的技术方法，分析其原理和特点。
1.1 光纤转换器技术光纤转换器是最为简单的一种光束整形技术，其技术原理是用光学阵列分割光束，光纤靠近半导体激光器的一端按线阵列另一端按束状排列。
激光光束质量评价及测量方法研究
论文书脊（此页只是书脊样式，学位论文不需要印刷本页。
）（博士学位论文题目）国防科学技术大学研究生院Study of Evaluating and Measuring LaserBeam QualityCandidate：He YuanxingSupervisor：Prof. Jiang WenhanProf. Li XinyangA dissertationSubmitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Engineeringin Optics EngineeringGraduate School of National University of Defense Technology Changsha，Hunan，P.R.ChinaOctober，2012目录目录 (I)表目录 (VI)图目录 ................................................................................................................... V II 摘要 . (i)Abstract (iii)第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 常见的激光光束质量评价指标 (3)1.2.1聚焦光斑尺寸和远场发散角 (4)1.2.2光束传播因子M2 (4)1.2.3峰值斯特列尔比 (4)1.2.4环围能量斯特列尔比 (5)1.2.5环围能量比 (5)1.2.6光束传输因子 (5)1.2.7光束质量β因子 (6)1.2.8评价指标小结 (6)1.3 激光光束质量测量的主要方法 (7)1.3.1扫描法 (7)1.3.2感光法 (10)1.3.3烧蚀法 (10)1.3.4阵列探测法 (10)1.3.5近场反演远场方法 (11)1.4 论文研究内容及研究意义 (12)第二章基础理论介绍 (14)2.1 经典标量衍射理论 (14)2.1.2柯林斯公式 (16)2.1.3圆环形平面光束的夫朗和费衍射 (17)2.1.4方环形平面光束的夫朗和费衍射 (19)2.2 畸变光束波像差的描述方法 (20)2.2.1波像差的泽尼克多项式描述 (20)2.2.2大气湍流随机相屏的产生方法 (23)2.3 本章小结 (24)第三章激光光束质量评价方法研究 (25)3.1 光束传输因子M2适用性分析 (25)3.1.1稳定腔高斯光束 (25)3.1.2非稳定腔环形光束 (27)3.1.3多路高斯光束的合成光束 (27)3.2 激光光束质量评价指标关键问题分析 (29)3.2.1理想参考光束和规范桶（规范能量比）的惯用取法 (29)3.2.2理想参考光束的选择问题探讨 (30)3.2.3规范桶（规范能量比）的选择问题探讨 (34)3.3 激光系统性能评判的核心特征量 (35)3.3.1现有评价激光远场能量集中度指标存在的问题 (35)3.3.2激光系统核心特征量 (37)3.3.3不同激光系统间性能优劣评判 (37)3.4 本章小结 (44)第四章激光通过大气湍流介质的远场传输计算方法 (45)4.1 激光通过大气湍流介质远场传输问题的理论计算 (45)4.1.1激光传输系统调制传递函数及远场光强分布模型 (45)4.1.2截断高斯光束通过大气湍流的远场传输计算 (48)4.1.3圆环形光束通过大气湍流的远场传输计算 (49)4.2.1残留相位结构函数 (53)4.2.2截断高斯光束的相位补偿效果分析 (55)4.2.3圆环形光束的相位补偿效果分析 (58)4.2.4圆环形光束的远场长曝光和短曝光光斑质量的定标关系 (61)4.3 高斯光束通过大气湍流远场传输的最优截断分析 (64)4.4 总系统与分系统间光束质量关系的一点讨论 (68)4.4.1总系统与分系统间光束质量的关系 (68)4.4.2一个简单的验证例子 (71)4.5 本章小结 (72)第五章基于CCD相机测量激光光束质量的误差分析 (74)5.1 光束质量评价参数计算公式 (74)5.2 光束质量评价参数测量误差源 (76)5.3 光束质量评价参数测量误差公式 (76)5.3.1光束质量评价参数测量系统误差 (77)5.3.2光束质量评价参数测量随机性误差 (78)5.3.3光束质量评价参数测量总误差 (79)5.4 计算光束质量评价参数的阈值方法 (80)5.5 计算结果及阈值选取 (82)5.5.1光束质量评价参数测量误差仿真计算模型 (82)5.5.2理论和仿真计算结果 (85)5.5.3阈值的选择 (88)5.6 本章小结 (91)第六章CCD光电响应非线性特性的标定方法及其对远场测量的影响分析 (93)6.1 标定方法理论依据 (94)6.2 CCD光电响应特性的实验标定 (95)6.2.1光栅标定系统结构 (95)6.2.3标定方法和步骤 (97)6.2.4实验标定结果及分析 (98)6.3 CCD光电响应非线性特性对激光远场参数测量的影响 (100)6.3.1仿真模型建立 (101)6.3.2 CCD光电响应非线性饱和效应的影响分析 (103)6.3.2 CCD存在响应“死区”的影响分析 (105)6.3.4 CCD存在响应“死区”和不存在“死区”的比较 (106)6.3.5消除和减小CCD非线性响应影响的方法 (108)6.4 本章小节 (109)第七章基于多焦斑重构原理的激光远场测量方法研究 (112)7.1 拓展CCD测量动态范围的方法概述 (112)7.2 基于衍射光栅分光特性的激光远场测量方法研究 (114)7.2.1方法基本原理 (114)7.2.2方法适用性分析 (117)7.2.3泽尼克像差对应远场光斑的重构仿真 (123)7.2.4测量方法的实验验证 (129)7.3 基于正交光楔分光特性的激光远场测量方法研究 (135)7.3.1方法基本原理 (135)7.3.2方法验证模型 (137)7.3.3测量方法的实验验证 (138)7.4 拓展CCD测量动态范围上限的讨论 (144)7.5 本章小结 (145)第八章总结与展望 (147)8.1 本论文的主要研究内容和结论 (147)8.2 本论文的主要创新点 (149)8.3 后续工作展望 (150)参考文献 (153)作者在学期间取得的学术成果 (161)表目录表2. 1零级衍射角半径 (18)表2. 2一级衍射环角半径 (18)表2. 3二级衍射环角半径 (19)表2. 4中心衍射暗环角半径 (20)表2. 5泽尼克多项式排布方式（n≤10） (21)表3. 1 v=0时不同发射环数相干合成光束BPF值 (34)表3. 2 不同理想光束在规范桶半径及规范能量比 (35)表3. 3影响激光系统最终性能的因素 (36)表5. 1 CCD探测噪声源及其统计特性 (76)表5. 2不同环境背景光噪声对应的最优阈值 (89)表5. 3不同CCD背景暗电平对应的最优阈值 (89)表5. 4不同CCD读出噪声对应的最优阈值 (90)表6. 1光栅参数 (97)表7. 1仿真参数 (124)表7. 2两套激光远场测量系统参数对比 (131)图目录图2. 1平面光瞳的衍射示意图 (14)图2. 2圆环形平面光束的夫朗和费衍射花样沿径向的分布 (18)图2. 3方环形平面光束的夫朗和费衍射花样沿x方向的分布 (20)图2. 4各阶泽尼克像差示意图（n≤7） (22)图3. 1低阶拉盖尔-高斯光束所对应的远场PIB曲线 (26)图3. 2六路基模高斯光束合成光束的近场和远场光强分布 (28)图3. 3相干合成和非相干合成光束远场PIB曲线比较 (28)图3. 4不同类型单路激光束的远场环围能量（PIB）曲线 (31)图3. 5相同孔径大小的截断高斯光束和均强平面光束的远场PIB曲线比较 (31)图3. 6截断高斯光束T BPF随截断系数的变化 (32)图3. 7截断高斯光束远场PIB曲线 (32)图3. 8合成激光的空间布局 (33)图3. 9相干合成光束与均强平面光束远场PIB曲线比较 (33)图3. 10不同类型理想光束的远场环围能量曲线及环围平均能量密度曲线。
光束质量m2物理意义
光束质量m2物理意义1. 光束质量m2的定义光束质量m2（beam quality factor）是用来描述激光光束束形的参数，它跟光束尺寸以及焦点尺寸有关，是激光光束稳定性和束形好坏的量化表示。
当光束质量m2越小，光束的聚焦度越高，能量密度越大，光束质量越大，光束的聚焦度越差，能量密度越小。
2. 光束质量m2的物理意义光束质量m2反映了光束在光学系统中聚焦程度以及在传输过程中的合焦程度，它是光束发散和收缩能力的重要量化表征。
光束质量m2越小，说明光束的瞄准精度越高，光束实际到达的目标面积越小，光束的能量密度越大，光束的照射效果越好，这在许多激光应用中非常重要。
比如在医疗、制造、加工领域中，光束的精度和质量对系统性能影响很大。
3. 光束质量m2的计算方法光束质量m2的计算方法比较复杂，一般需要通过激光束光点、光强分布、自聚焦长度等相关参数进行理论计算，但是实验测量也是常用的方法。
在实验测量过程中，光束通过一系列光学元件（如透镜组、棱镜、反射镜等）后，通过附带的光束展扩器将光束变大，然后通过另一组透镜组对光束进行聚焦，记录输出光束尺寸和光强分布等相关数据，通过计算可以得到光束质量m2的具体数值。
4. 光束质量m2的应用光束质量m2广泛应用于激光加工、激光制造、医疗等领域。
在激光加工中，光束质量M2是一个非常重要的参数，它可以用来评估合适的加工深度以及光斑质量，从而提高加工效率和产品质量。
在医疗领域中，光束质量m2也是非常重要的，对于激光美容、手术等领域，光束的精度和质量直接影响到治疗效果和安全性，因此需要高质量、精密的光束系统。
5. 结论光束质量m2是非常重要的激光束参数，它能够描述激光束在光学系统中聚焦程度以及在传输过程中的合焦程度，是激光束的稳定性和束形好坏的量化表现。
在实际应用中，我们需要根据实际需求来选取合适的光束质量m2，以达到最好的加工、制造、医疗效果。
第八章激光光束质量评价
2012，高春清
功率通量法定义的束宽
功率(或能量)通量法：也是一种ISO推荐的定义光束宽度 （光斑半径或直径）的方法，在实际应用中具有非常重 要的意义。 定义：对于圆对称光束，在垂直于光轴的平面内，定义 包含u%（一般u%取1－1/e2(86.5%)）激光束总功率(或 能量)的圆的半径为光斑半径
f d 1.22 D
聚焦光斑尺寸方法虽较为简单，但尚存在一些问题，主 要是聚焦光斑尺寸不是一个不变量，而是随着所用光学 系统的不同而发生改变，只用聚焦光斑尺寸一个参数作 为光束质量判据是不够的。
2012，高春清
激光光束质量的常用评价参数
远场发散角：指高斯光束的光束宽度在远场增大形成的渐 进锥面所构成的全角度； 激光束的远场发散角也称作激光的束散角，在实际应用中 也常以其半角表示 ； 激光束的远场发散角可由无穷远处光束宽度d(z)与传输距 离之比定义
d2 d 2
可求得拐点坐标为
w0 2 exp 2 0 w ( z ) w( z )
2 w( z ) 0.707 w( z ) 2
拐点法定义的光斑半径比振幅临界值定义法定义的光斑半 径略小。
2012，高春清
几种方法定义的束宽的比较
2012，高春清
激光光束质量的常用评价参数
文献中还常用值表示光束质量 值的定义
实际光束的远场发散角 理想光束的远场发散角
值一般大于1 ，值越接近1，光束质量 越高，＝1为衍射极限
2012，高春清
激光光束质量的常用评价参数
斯特列尔比 ：在大气光学中常用斯特列尔比作为 评价激光光束质量的参数
半导体激光器模组评价标准
半导体激光器模组评价标准1.波长精度波长精度是衡量半导体激光器模组性能的重要指标之一。
波长精度越低，说明模组的波长稳定性越好。
在评价波长精度时，应考虑以下因素：⏹中心波长偏差：模组的实际中心波长与标称中心波长的偏差；⏹波长漂移：在长时间工作或温度变化时，模组的波长稳定性；⏹温度对波长的影响：不同温度下，模组的波长变化情况。
1.发射功率发射功率是指半导体激光器模组输出的光功率。
在评价发射功率时，应考虑以下因素：⏹最大输出功率：模组的最大输出光功率；⏹功率稳定性：在一定温度范围内，模组的功率稳定性；⏹温度对功率的影响：不同温度下，模组的功率变化情况。
1.光束质量光束质量是衡量半导体激光器模组光束质量的重要指标。
在评价光束质量时，应考虑以下因素：⏹光束发散角：模组的发散角大小；⏹光束质量因子（M²）：描述光束质量与理想情况下的差距程度；⏹光束横截面形状：模组的横截面形状，如圆形、椭圆形等。
1.频率稳定性频率稳定性是指半导体激光器模组输出光的频率稳定性。
在评价频率稳定性时，应考虑以下因素：⏹频率漂移：在长时间工作或温度变化时，模组的频率稳定性；⏹温度对频率的影响：不同温度下，模组的频率变化情况。
1.噪声性能噪声性能是指半导体激光器模组输出的光噪声性能。
在评价噪声性能时，应考虑以下因素：⏹噪声类型：模组的噪声类型，如散粒噪声、热噪声等；⏹噪声水平：模组的噪声水平，如光强波动等；⏹噪声对系统的影响：噪声对系统性能的影响程度。
1.温度稳定性温度稳定性是指半导体激光器模组在温度变化时，性能的稳定程度。
在评价温度稳定性时，应考虑以下因素：⏹温度对波长的影响：不同温度下，模组的波长变化情况；⏹温度对功率的影响：不同温度下，模组的功率变化情况；⏹温度对频率的影响：不同温度下，模组的频率变化情况。
1.可靠性及寿命可靠性及寿命是衡量半导体激光器模组可靠性和使用寿命的重要指标。
在评价可靠性及寿命时，应考虑以下因素：⏹工作寿命：模组的正常工作时间或寿命；⏹环境适应性：模组在不同环境条件下的适应性；⏹故障率：模组在正常工作期间的故障率。
制造用高功率激光器光束质量的评价与测量
制造用高功率激光器光束质量的评价与测量陈虹;王旭葆【摘要】The evaluation and measurement of the beam quality for a high power manufacturing laser were established based on modern laser manufacturing. The measuring parameters, measuring principle, method, equipment and calculation were investigated. Firstly, based on the parameter analysis on distinguishing the laser beam quality at present, the relationship between beam quality and beam width was discussed by taking the beam propagation ratio(M2)and beam parameter product (Kf) for examples. Then, the proper parameters were proposed. Finally,a method based on the object of actual measurement and results were introduced. Experimental results indicate that the Kf value of DC035Slab CO2 laser and TLF6000tCO2 laser are 3.78 mm · mrad and 8.67 mm · mrad, respectively.It is concluded that the Kf value is the calculation results of hyperbolic fitting based on the actual measurement of beam radius at different positions along the laser beam propagating direction, the capability and focus ability of high power laser propagation can be reflected better, which defines well the laser performance for manufacturing systems.%建立了制造用高功率激光器光束质量的评价体系与测量方法,研究了该体系所采用的评价参数、测量原理、测量方法、测量仪器以及测量结果的计算和分析方法.首先,对目前存在的评价激光光束质量的参数进行了比较和判断.接着,以光束传输比(M2)和光束参数积(Kf)为重点,阐述了光束质量评价参数与光束束宽定义之间的关系,提出了工业应用背景下光束质量的评价参数.最后,介绍了基于实测目的的光束质量测量方法和实际测量结果.测量结果显示,DC035SIab CO2激光器的Kf值为3.78mm·mrad,TLF6000tCO2激光器的Kf值为8.67mm·mrad,表明Kf值是评价制造用高功率激光器光束质量的较为合适的参数.由于该值是在实际光束传输路径上不同位置处对光束束宽进行测量后用双曲线方法拟合得到的结果,所以更好地反映了高功率激光束的传输和聚焦性能,诠释了激光制造系统的制造能力.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2011(019)002【总页数】7页(P297-303)【关键词】激光制造;光束质量;光束束宽;空心探针【作者】陈虹;王旭葆【作者单位】北京工业大学激光工程研究院,北京,100124;北京工业大学激光工程研究院,北京,100124【正文语种】中文【中图分类】TN249随着新型激光制造系统的不断更新换代以及激光功率的不断提高,光束质量在一定程度上可作为激光系统之间进行比较的依据。
光纤合束 光束质量
光纤合束光束质量
光纤合束是将多根光纤束在一起，使它们成为一个整体。
这样
的设计可以将多个光信号合并成一个光束，也可以将一个光束分成
多个光信号。
光纤合束在光通信、光传感和医疗设备等领域都有广
泛的应用。
光束质量是评价光束的一项重要指标，它通常包括光束的直径、发散角、光斑质量等参数。
光束的质量直接影响着光束在传输过程
中的损耗情况以及光束在目标上的聚焦效果。
在光通信领域，光束
质量的好坏直接关系到光信号的传输距离和传输质量。
光纤合束的光束质量与合束的光纤数量、光纤的质量、光纤的
排列方式等因素密切相关。
合束的光纤数量越多，光束的质量受到
的影响就越大，因此在设计光纤合束时需要综合考虑这些因素，以
获得较好的光束质量。
此外，光束质量还与光源的稳定性、光束的传输介质等因素有关。
在实际应用中，为了获得较好的光束质量，除了合理设计光纤
合束外，还需要注意光源的选择和光束传输过程中的环境因素。
总的来说，光纤合束和光束质量是光学领域中非常重要的概念，对于光通信、激光加工、光学成像等领域都具有重要意义。
通过合
理设计光纤合束，并注意光束质量的影响因素，可以更好地应用光
纤合束技术，提高光束传输的效率和质量。
成像器件法测量光束质量原理
成像器件法测量光束质量原理一、成像器件法测量光束质量原理的基础概念成像器件法测量光束质量呢，其实就是利用成像器件来对光束进行一些操作和分析。
成像器件就像是一个小侦探，专门去探索光束的各种特性。
比如说，它可以探测光束的光斑大小、形状还有能量分布这些情况。
你可以把光束想象成一群调皮的小精灵，成像器件就是要把这些小精灵的行踪和特点都给摸清楚。
我们先从光斑大小说起。
成像器件能精准地“看”到光束打在上面形成的光斑到底有多大。
这个光斑大小可不是随便看看的，它能反映出光束的发散程度呢。
就像你扔一颗小石子到水里，会形成一圈圈的涟漪，光斑的大小就有点像这涟漪的范围。
如果光斑大，可能意味着光束比较发散；要是光斑小，那这光束就相对比较集中啦。
再说说形状。
成像器件会像一个严格的检查员一样，检查光束的形状是不是规则的。
有时候光束可能是圆形的，就像一个完美的小太阳散发出来的光线；但有时候也可能是椭圆形或者其他奇奇怪怪的形状呢。
这形状可也藏着光束质量的秘密哦。
如果形状不规则，可能在一些需要精准光束的地方就不太好用啦，比如说激光切割的时候，要是光束形状不规则，切割出来的边缘可能就不那么整齐光滑啦。
还有能量分布这个重要的部分。
成像器件可以清楚地告诉我们光束的能量是怎么分布在这个光斑上的。
是均匀分布的呢，还是中间能量高、边缘能量低，就像一个小山包一样。
均匀的能量分布在很多应用里都是非常理想的，比如在光学治疗中，如果能量不均匀，可能就会有的地方治疗过度，有的地方又没治疗到。
二、成像器件在测量中的工作方式成像器件在测量光束质量的时候有自己独特的工作方式。
它就像一个有着超能力的小助手。
首先呢，成像器件要对光束非常敏感。
当光束照射到它上面的时候，它能迅速地做出反应，把光束的信息转化为可以被我们识别和分析的数据。
这就好比我们的眼睛看到东西后，大脑会把看到的画面信息进行处理一样。
然后，成像器件要能够准确地定位光束的中心。
这个中心的确定很关键哦，就像确定一个圆的圆心一样。
评价激光光束质量的各种方法
评价激光光束质量的各种方法
黄忠伦;郭劲;付有余
【期刊名称】《激光杂志》
【年(卷),期】2004(25)3
【摘要】详细地介绍了各种激光光束质量的评价标准 ,提出了光束质量的评价标准与实际的应用类型有关。
通过各种光束质量的定义和表达式的相互比较 ,针对具体的实际应用目的 ,指出了它们各自的适用范围和局限性。
重点阐述了M2 因子应用的普适性 ,给出了M2 1的证明。
【总页数】3页(P1-3)
【关键词】激光;光束质量;原衍射极限倍数因子;环围能量比;斯特列尔比
【作者】黄忠伦;郭劲;付有余
【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130022
【正文语种】中文
【中图分类】TN24
【相关文献】
1.自聚焦激光束光束质量评价的功率谱密度方法 [J], 彭志涛;景峰;刘兰琴;朱启华;张昆;陈波
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3.超连续谱激光光束质量评价及提升方法 [J], 李瑶;何衡湘;万勇
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光束质量M2因子测试及分析实验报告
实验名称：光束质量M2因子测试及分析实验目的1、了解M2因子的概念及M2因子评价光束质量的优越性；2、掌握M2因子的测量原理及测量方法；3、掌握测量激光器的腰斑大小和位置的方法。
实验原理1988年，A.E. Siegman利用无量纲的量——光束质量因子，较科学合理地描述了激光束质量，并由国际标准组织ISO采纳。
光束质量因子又被称为激光束质量因子或衍射极限因子，其定义为实际光束的束腰宽度和远场发散角的乘积理想光束的束腰宽度和远场发散角的乘积M2因子定义式中同时考虑了束宽和远场发散角的变化对激光光束质量的影响。
在二阶矩定义下，利用与量子力学中不确定关系类似的数学证明过程可得 M2≥1，它说明小的束宽和小的发散角二者不可兼得。
当M2=1时，激光束为基模高斯光束；当M2>1时，激光束为多模高斯光束。
当激光光斑为圆斑时，光束质量因子M2可表示为式中为光束束腰宽，为光束的远场发散角，A 为激光波长。
根据国际标准组织提供的ISOlll46—1的测量要求设计测试方案。
采用多点法测量光束质量因子，就是在激光束的传输方向上测量多个位置处的激光参数。
利用曲线拟合的方法求得各激光参数。
CCD 通过数据采集卡连接到计算机，二阶矩定义的光束宽度通过编程确定，在计算机上可以读到束宽的大小。
对测量结果采用多点双曲线拟法拟M2 = ━━━━━━━━━━━━━━━━合或抛物线拟合，求出按二阶矩定义束宽的传输方程中3个系数a i、b i；、c i后，就可以计算出相应的光束参数对于束腰不可直接测量的激光柬(绝大多数激光器产生的激光都是发散的)，先要用无像差透镜进行束腰变换。
实验测量两台会聚光束He-Ne激光器(一台是基模的，一台是多模的)M2因子和其腰斑的大小与位置、发散角及瑞利长度。
根据透镜对高斯光束的变化规律，可以根据以下公式算出和Z0。
从而求出激光器腰斑的大小和位置。
实验数据记录及处理①基模激光的拟合图像原始实验数据Waist Width X 0.538 mm Waist Width Y 0.583 mm Divergence X 3.374 mrad Divergence Y 3.304 mrad Waist Location X 232.03 mm Waist Location Y 233.64 mm M2 X 2.2532 M2 Y 2.3898 Rayleigh Range X 159.47 mm Rayleigh Range Y 176.33 mm Wavelength 632.8 nm Focal Length 100 mm Laser Location 507 mm Z-Position X Width Y Widthmm mm mm 106.55 0.2303 0.21891116.55 0.21483 0.22191126.55 0.25671 0.27044136.55 0.30434 0.31553146.55 0.29206 0.30925156.55 0.32241 0.34863166.55 0.36897 0.40218176.55 0.4072 0.44172186.55 0.48755 0.5182196.55 0.54782 0.56461206.55 0.63207 0.68761216.55 0.69338 0.73035226.55 0.7324 0.76752236.55 0.81272 0.85872296.55 1.3694 1.4259346.55 1.7949 1.858拟合的X轴方向双曲线为，拟合得到的腰斑位置为116mm，大小为0.292mm；拟合的Y轴方向双曲线为，拟合得到的腰斑位置为112mm，大小为0.278mm；由以上数据，编写程序计算后可得：X轴方向的激光器腰斑大小和位置为Y轴方向的激光器腰斑大小和位置为②多模激光的拟合图像实验结论实验测得的激光器基模光束X轴方向质量因子M x2的值为2.2532，腰斑位置z0x的值为376.033mm，腰斑大小dσ0x的值为0.168972mm；Y 轴方向质量因子M y2的值为2.3898, 腰斑位置z0y的值为398.756mm，腰斑大小dσ0y的值为0.191698mm.激光器多模光束质量因子M x2的值为2.0554，M y2的值为2.1228.。
半导体激光器光束质量评估的开题报告
半导体激光器光束质量评估的开题报告一、研究背景和意义激光器是一种能够产生高度集中的光束，其光束质量的好坏直接影响到激光器的应用效果。
半导体激光器是当前最为常见的激光器之一，其具备体积小、功耗低等优点。
但是，半导体激光器与其他激光器一样，光束质量也存在着出入。
因此，对于半导体激光器光束质量进行评估，具备着很高的现实意义。
二、研究内容和方法本研究主要针对半导体激光器光束质量进行评估。
具体研究内容如下：1. 光束质量的测量方法研究目前，光束质量的测量方法主要有 M2法、球面波展开法、免疫棒法等。
本研究将对各种测量方法进行比较研究，并选取合适的评估方法进行实验。
2. 光束质量评估指标的选定对于光束质量的评估，常用的参数有光束直径、光束散斑、光束稳定性等。
本研究将在详细研究了各种评估参数之后，选定合适的评估指标进行光束质量评估。
3. 实验数据的采集和分析本研究将通过实验仪器采集半导体激光器的光束信息，然后对光束质量评估指标进行分析，获得光束质量评估结果。
三、研究进度本研究已经完成了半导体激光器光束质量的测量方法研究。
在M2法、球面波展开法、免疫棒法等方面进行了比较研究。
接下来，将对光束质量评估指标进行选定，并进行实验数据的采集和分析。
最后，将对研究结果进行总结和分析，并提出进一步的研究方向。
四、研究预期结果本研究将对半导体激光器光束质量进行评估，提出评估指标，并实现光束质量测量。
通过实验数据的采集和分析，预期将得到半导体激光器的光束质量评估结果。
同时，本研究结果将为今后进一步研究提供一定的参考或借鉴。
光束质量表征
光束质量表征一、光束直径和发散角光束直径指的是光束在垂直于传播方向上的最大宽度，而发散角则指的是光束宽度与光束传播距离之间的关系。
好的光束质量要求光束直径尽可能小，发散角尽可能窄，以保证光束的能量集中度更高，传输效率更高。
二、光束均匀度光束均匀度指的是光束中光强分布的均匀程度。
一个优质的光束应该有较为均匀的光强分布，以保证在传输过程中不会因为光强的不均匀而引起能量损失或者造成不必要的光学效应。
三、光束稳定性光束稳定性指的是光束在传输过程中保持稳定的能力。
一个优质的光束应该具有良好的稳定性，以保证在传输过程中不会因为外界因素的干扰而产生较大的波动或者散射。
四、光束平行性光束平行性指的是光束在传输过程中保持平行性的能力。
一个优质的光束应该具有良好的平行性，以保证在传输过程中不会因为折射、反射等原因而偏离原来的传输方向。
五、光束纯度光束纯度指的是光束中光的波长纯度。
一个优质的光束应该具有较高的波长纯度，以保证在传输过程中不会因为光的散射、反射等原因而产生光的干扰或者影响光学器件的性能。
六、光束聚焦性能光束聚焦性能指的是光束经过透镜或者其他光学元件后聚焦的能力。
一个优质的光束应该具有良好的聚焦性能，以保证在传输过程中能够有效地将光聚焦到所需的点上。
七、光束传输效率光束传输效率指的是光束在传输过程中的能量保持率。
一个优质的光束应该有较高的传输效率，以保证在传输过程中不会因为各种因素而产生过多的能量损失。
影响光束传输效率的因素包括光束直径、发散角、均匀度、稳定性、平行性、纯度和聚焦性能等。
通过对这些因素的优化和控制，可以提高光束的传输效率，降低能量损失，提高光学系统的性能和稳定性。
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桶中功率比(BQ) 也称环围能量比/靶面上能量比
1、定义式 2、（如何确定）参考光束参数
由于强度分布的横向尺度受到衍射极限的限 制,桶的尺寸主要根据目标尺寸与衍射极限尺 寸的相对大小以及具体的应用场合来选取,即 用理想光束的“衍射极限桶”中的桶中能量 与实际光束在同一桶中的桶中能量比值的开 方作为这种应用目的下的光束质量的评价标 准。 当希望的光斑尺寸小于目标尺寸时,为了更充 分地反映目标上的激光能量分布, 作为对式 (的补充,可用一个“桶系列”中的能量多少 来 衡量能量集中度。“桶系列”是具有规范 尺寸的几个同心环围, “规范尺寸”可取为 理想光束远场 光斑上的几个特征尺寸( 见下 面的说明) 。另一 种等价的做法是,用几个规 范的能量百分比所相 应的光斑尺寸评价远场 光束的质量。
评价标准
1、M2因子或其倒数K因子(光束 传输因子) 2、衍射极限倍数因子( β) 3、桶中功率比(BQ) 4、斯特列尔比(SR)
空间束 宽积
光束 在空间域的宽度（束腰宽度）和光束在频域的宽度（远场发散角） 的乘积
光束半径随传输距离变化的双曲线，
在z=0时有最小值 这个位置被称为高斯光束的束腰位置
远场发射角（角谱宽度）
定义 图示
远场/近场光学
远场 近场
远场是指距发射机5个波长或更远处的电 近场存在于距电磁辐射源(例如发射天线) 磁场，该处的径向电场可忽略。由天线发 一个波长范围内的电磁场。 生的功率通量密度近似的随距离的平方呈 近场光学则研究距离光源或物体一个波长 反比的关系的场域。 范围内的光场分布。在近场光学研究领域， 传统的光学理论，如几何光学、物理光学 远场衍射极限被打破，分辨率极限在原理 等，通常只研究远离光源或者远离物体的 上不再受到任何限制，可以无限地小，从 光场分布，一般统称为远场光学。远场光 而基于近场光学原理可以提高显微成像与 学在原理上存在着一个远场衍射极限，限 其它光学应用时的光学分辨率。 制了利用远场光学原理进行显微和其它光 学应用时的最小分辨尺寸和最小标记尺寸。
实际工作中对激光光束质量的评价方法和参数
斯特列尔比 SR
应用：由于SR可以从相 位角度反映光束质量 ,能较好 地反映自适应系统对波前畸变的修正性能 ，所以SR对高 能激光武器系统自适应光学修正效果的评价有重要作用。
局限性：在一定程度上，斯特列尔比只能测量被测光束 焦斑在焦平面的聚集程度，不能提现实际应用中复杂的 轴外光强分布，所以不全面。
应用类型
对于低功率高斯型激光光束 ,用 M² 因子]定义光束能量 ,即光束光腰处光 斑半径与远场发散角的乘积为一常数 ,避免了只用光斑半径或远场发散角 作为光束质量的判据带来的不确定性。 局限
M²因子不适合于评价高能激光的光束质量,高能激光的谐振腔一般是非稳 腔,输出的激光光束不规则,将不存在"光腰",而且,对于能量分布离散型的高 能激光光束,由二阶矩定义计算得到的光斑半径与实际相差很远。得到的 M²因子误差很大。 M²因子要求光束截面的光强分布不能有陡直边缘,比 如对于"超高斯光束" M²因子就不适用 .
2、BQ值常用不同限孔能量测量法以及能对空间绝对能量分布或光强分布测量的探测系统 进行测量,要求具备可直接接收高能激光的强光阵列探测器或靶盘仪。与其他评价指标不同, BQ值是专门用于评价目标处强激光光束质量的指标,直观反映靶目标上强激光的能量集中 度。因此在评价目标处的强激光光束质量和激光对靶目标的破坏效果时,最适合采用 M²因子和相关概念的分析可知 : 与远场发散角 、聚焦光斑尺寸等[4]相比较 ,M²因子更为严格和全面地表 征了激光光束质量 。可以证明激光通过理想无像差和无穷大孔径光学系统 时 ,虽然束腰直径或远场发散角要变化 ,但作为比较的物理量即束腰直径与 远场发散角的乘积 , M²因子是一个不变量 。因此 ,使用 M²因子比之仅用聚 焦 光斑尺寸或发散角衡量光束质量更为全面一些 。
衍射极限倍数因子( β)的定义及确定
1、定义式
衍射极限倍数因子定义为 β=θ/θ0。
2、（如何确定）参考光束的选择
对于同一实际光束,选取不同的参考光束会 得到不同的β值,这样就给β因子的测定带来 式中,θ为被测实际光束的远场发散角, θ0为 了不确定性和混乱,因此必须统一和规范参 理想光束(也称参考光束)的远场发散角。 考光束的选择。 有研究表明,选取与被测光束发射孔径或面 积相同的圆形实心均匀光束为参考光束,得 到的远场发散角是所有相同孔径光束中衍 射角最小的,适用于以β因子来评价激光武 器系统的光束质量。
平面靶的形态相对简单，一般是由某种材料制作成平面形态； 腔靶即为激光注入打击到某种柱腔或者球形腔中，其材料和结 构相对复杂。两类靶型的尺寸一般都是mm量级，激光束聚焦 打靶的光斑尺寸一般是百微米量级。 靶场是激光装置系统末端，服务于打靶的场地。 激光聚焦打靶是国防军事实验以及远期民用聚变发电的重要驱 动应用。
适用激光范围（近场光束）
总述：β因子能较合理地评价近场光束质量,它是描述激光系统光束质量的 静态性能指标,但并没有考虑大气对激光的散射、湍流和热晕等作用。 β因子为高能激光武器系统的光束质量提供了评价依据。β值的测量依赖于 光束远场发散角的准确测量。
局限性：由于激光本身的因素和在激光束传输过程中众多因素的影响,使得 远场光的强度分布中含有较多的高阶空间频率分量,强激光经衰减后用 CCD 接收测量光斑宽度的办法,很难探测到光斑的高阶分量,相对的空间强度分布 很难反映出光斑的高阶分量,所得的 β值不能真实反映由于高阶弥散引起的 能量损失。它的准确测量对探测系统的要求较高,不适合于评价远距离传输 的光束。
局限性：由于高功率激光器,例如氟化氢(HF) 、氟化氘(DF) 和氧碘 化学激光器(COI L) ,一 般采用非稳腔结构,输出光束不是高斯光束,衡量非稳腔激光器产生激光 束的质量,采用BQ 值有一些不确定之处。
关于“靶”
靶，顾名思义是目标的打击点，其打击行为俗称打靶。靶主要 分为平面靶和腔靶两类。
适用范围（远场光束）
总述:BQ值把光束质量和功率密度直接联系在一起,反映了激光束在目标靶面上的能量集中 度,适合于对远场光束质量的评价,对强激光与目标的能量耦合和破坏效应的研究有着非常 实际的意义。 1、对远距离能量输送、耦合型的应用( 如激光空间供能) ,实际中关心的是焦斑上的激光能 量分布能否使尽量多的能量集中在应用所需的桶中或“靶面上”尺度内。此时适用BQ值。
光束质量评价方法
------ 四种评价标准及其适用激光范围 参考文献：1-10《激光光束质量的评价方法》
文章简介
激光光束质量是一个很有现实意义的论题, 对不同应用的激光光束其质 量的评价标准一般不同。 本文给出了几种有代表性的激光光束质量的评价方法, 并分别对各种评 价标准的合理性与适用性进行了分析; 研究了实际应用中对激光光束质 量的一些要求和相关的评价参数。