隨著光領(lǐng)域的快速發(fā)展，在一些需要高精度激光應(yīng)用場景下人們對光束質(zhì)量的要求越來越高善榛，下面我將介紹一下可以表征光束質(zhì)量的幾
個判斷方式以及它們的適用性辩蛋。
隨著光領(lǐng)域的快速發(fā)展，在一些需要高精度激光應(yīng)用場景下人們對光束質(zhì)量的要求越來越高味滞，下面我將介紹一下可以表征光束質(zhì)量的幾個判斷方式以及它們的適用性樱蛤。
1.聚焦光斑尺寸ωf和遠(yuǎn)場發(fā)散角θ
用聚焦光斑尺寸ωf衡量光束質(zhì)量是簡單又直觀的方法钮呀。但是，聚焦光斑大小是與聚焦光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)昨凡。聚焦光斑尺寸越小爽醋，光束遠(yuǎn)場發(fā)
散角越大，準(zhǔn)直距離也越短便脊。因此常用聚焦光斑尺寸導(dǎo)出遠(yuǎn)場發(fā)散角θ這一判斷依據(jù)蚂四。設(shè)一聚焦光學(xué)系統(tǒng)焦距為f,光闌直徑為D,理想情
況下的均勻平面波聚焦后,聚焦光斑（艾里斑）半徑為ωf=1.22λf/D哪痰，而遠(yuǎn)場發(fā)散角θ=ωf/f遂赠。激光遠(yuǎn)場發(fā)散角θ表明了激光不顯著發(fā)散
開來可傳播的距離，與聚焦能量有關(guān)晌杰，是常用的光束質(zhì)量判據(jù)。
2.光束質(zhì)量因子β
光束質(zhì)量因子β（又稱為衍射極限倍數(shù)因子）是使用較為廣泛的一種激光光束質(zhì)量評價指標(biāo)肋演，其定義為實際光束遠(yuǎn)場發(fā)散角θ（上文中的遠(yuǎn)場發(fā)散角）與理想光束遠(yuǎn)場發(fā)散θ
角之間的比值抑诸，即β=θ/θ
。
實際光束的β值一般均大于1爹殊，β數(shù)值越小蜕乡，光束質(zhì)量越高（類似于M
）。但是運用β評定光束質(zhì)量時需要忽略不計測量系統(tǒng)造成的衍
射影響梗夸，β因子必須與測量光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)無關(guān)层玲，此時它是衡量激光器輸出光束質(zhì)量的一個合理特征參數(shù)；且因之可反映實際光束在遠(yuǎn)
場平面內(nèi)的能量集中度和可聚焦性称簿，所以β因子同樣適用于能量型應(yīng)用的場合。相對而言β因子很明顯的不足在于惰帽，因接收激光遠(yuǎn)場光
斑的測量設(shè)備靶面有限，當(dāng)激光光束經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸后光束質(zhì)量退化較為嚴(yán)重時父虑，遠(yuǎn)場光斑的高階分量難以探測该酗，此時的β因子無法真實
反映出激光光束高階彌散所引起的能量損失；且對于不同類型激光器士嚎，相應(yīng)的理想參考光束選取尚存在一定爭議呜魄。
3.斯特列爾比S
斯特列爾比S
通常指的是峰值斯特列爾比莱衩，其定義為實際焦斑處峰值功率I
與理想焦斑處峰值功率I
的比值爵嗅。S
=I
/I
，斯特列爾比S
反映的是激光在遠(yuǎn)場實際焦斑處的峰值功率笨蚁，可以體現(xiàn)出實際光束遠(yuǎn)場的聚焦性能睹晒，因此被廣泛應(yīng)用于考察波像差影響因素的場合，如大氣光學(xué)和自適應(yīng)光學(xué)領(lǐng)域伪很；實際光束的S
一般小于1戚啥，S
越接近1，則光束質(zhì)量越好锉试。值得注意的是猫十，斯特列爾比S 無法給出能量應(yīng)用型系統(tǒng)所關(guān)注的空間光強(qiáng)分布信息。另外斯特列爾比S
只能反映光束質(zhì)量的優(yōu)劣呆盖，對光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化缺乏足夠的指導(dǎo)能力拖云。
4.光束傳播因子M
最常用的光束質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)应又，被國際光學(xué)組織和國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO認(rèn)證的評價參數(shù)宙项。光束傳播因子M 定義為光束空間束寬積ωθ與理想光束空間束寬積ω
θ
之間的比值，公式為M
=ωθ/ω
θ
丁频。M
因子同時考慮了束寬和遠(yuǎn)場發(fā)散角的變化對激光光束質(zhì)量的影
響杉允。通常席里，激光光束在經(jīng)過理想的光學(xué)系統(tǒng)時叔磷，空間光束束寬積是不變量，避免了聚焦光斑尺寸或遠(yuǎn)場發(fā)散角評價光束質(zhì)量的不確定性。（TEM
模）高斯光束具有最好的光束質(zhì)量伪冰，即M
＝1；M
因子越大秕狰，實際光束偏離理想高斯光束越遠(yuǎn)，則光束質(zhì)量越差躁染。
用M
因子評價激光光束質(zhì)量仍存在許多困難鸣哀，比如非穩(wěn)腔型高能激光器輸出光束不存在“光腰”的情況、能量分布離散型到靶光束束
寬的二階矩定義適用性吞彤、硬邊光闌截斷光束質(zhì)量評價上的適用性等我衬。而且在高能激光系統(tǒng)等能量輸送型應(yīng)用場合，實際光束的遠(yuǎn)場能量
集中度優(yōu)劣不能簡單的通過其M 因子來進(jìn)行衡量饰恕。
5.環(huán)圍能量比BQ
環(huán)圍能量比BQ，也稱靶上區(qū)域中功率比埋嵌，定義為理想光束在某一“規(guī)范區(qū)域”中的環(huán)圍能量E
與實際光束在同一區(qū)域中的環(huán)圍能量E
之間比值的方根破加，即BQ=
。環(huán)圍能量比反映的是遠(yuǎn)場焦斑上的能量集中度雹嗦，尤其適合能量輸送范舀、耦合型應(yīng)用場合中的
光束質(zhì)量評價合是。對于實際測試光束，BQ≥1尿背，且BQ越接近1則光束質(zhì)量越好端仰。但單一的區(qū)域中能量（功率）對焦斑光強(qiáng)空間分布的描述
有所不足田藐，若取不同的“規(guī)范區(qū)域”尺寸荔烧，對不同輸出特性的激光光束質(zhì)量橫向評價會得出截然不同的結(jié)論，因此該方式亦需結(jié)合具體
目標(biāo)汽久。
6.光束傳輸因子BPF
由于單臺激光器功率的增加鹤竭，光束傳輸因子BPF被引入景醇。它的計算方式為BPF=1.19 
臀稚，其中P為實際光束遠(yuǎn)場焦斑半徑1.22λf/D的區(qū)域中功率， 
為輸出光束的總功率三痰；光束傳輸因子BPF可直接用于定量分析遠(yuǎn)場靶面上的能量集中度，從而評價高能激光系統(tǒng)輸
出光束質(zhì)量的優(yōu)劣散劫。其中稚机，參考光束選取為圓形理想均勻平面光束。實際BPF值總小于1获搏，越接近1時光束質(zhì)量越好赖条，該方法由中國科學(xué)
家首次提出，前景良好值得推廣常熙。
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