Den vanligen använda definitionen av strålkvalitet inkluderar fjärrfältspunktradie, divergens i fjärrfält angle, diffraktionsgränsmultipel U, Strehl förhållande, faktor M2 , ström på målyta eller slingenergiförhållande, etc.

Strålkvaliteten är en viktig parameter för laser. Två vanliga uttryck för strålkvalitet ärBPP och M2 som härleds utifrån samma fysiska koncept och kan konverteras från varandra. Laserstrålekvaliteten är viktig eftersom det är en fysisk nyckelstorhet att bedöma om lasern är bra eller inte och om de precisionsbearbetning kan utföras. För många typer av enlägeslasrar har högkvalitativa lasrar vanligtvis mycket hög strålkvalitet, vilket motsvarar en mycket litenM2, som 1.05 eller 1.1. Dessutom kan lasern bibehålla god strålkvalitet under hela sin livslängd, ochM2 värdet är nästan oförändrat. För laser precisionsbearbetning, hög kvalitetstråle är mer gynnsam för formning, för att utföra laserbearbetning med platt topp utan att skada substratet och utan termisk effekt. I praktiken,M2 används mest för fasta och gaslasrar, medan BPP används mest för fiberlasrar vid märkning av lasrars specifikationer.

Laserstrålens kvalitet uttrycks vanligtvis av två parametrar: BPP och M². M²skrivs ofta som M2. Följande figur visar den längsgående fördelningen av Gaussstrålen, därW är strålens midjeradie och θ är divergenshalvan på långt håll angle.

Konvertering av BPP och M2

BPP (Beam Parameter Produkt) definieras som midjeradie W multiplicerat med fjärr-fält divergens halva angle θ:

         BPP = W × θ

De fjärr-fält divergens halva angle θ av Gaussisk stråle är:

        θ₀ = λ / πW₀

M² är förhållandet mellan strålparameterprodukten och strålparameterprodukten för den Gaussiska grundstrålen:

        M² =（W×θ）/（W₀×θ₀）= BPP /（λ / π）

Det är inte svårt att från ovanstående formel hitta det BPP är oberoende av våglängd, medan M² är inte heller relaterat till laservåglängd. De är främst relaterade till kavitetsdesign och monteringsnoggrannhet hos lasern.

Värdet av M² är oändligt nära 1, vilket indikerar förhållandet mellan verklig data och idealdata. När den verkliga datan är närmare den ideala informationen är strålkvaliteten bättre, det vill säga närM² är närmare 1, motsvarande divergensvinkel är mindre och strålkvaliteten är bättre.

Mått av BPP och M2
Strålkvalitetsanalysator kan användas för att mäta strålkvaliteten. Strålkvaliteten kan också mätas genom att använda ljusanalysator med komplex drift. Data samlas in från olika platser i lasertvärsnittet och syntetiseras sedan av ett inbyggt program för att produceraM2. M2 kan inte mätas om det finns felfunktion eller mätfel i provtagningsprocessen. För mätningar med hög effekt behövs ett sofistikerat dämpningssystem för att hålla lasereffekten inom ett mätbart område och undvika skador på instrumentets detekteringsyta.

Den optiska fiberkärnan och den numeriska öppningen kan uppskattas enligt figuren ovan. För fiberlasrar, midjeradien ω₀= fiberkärndiameter /2 = R, θ = syndα =α= NA (numerisk öppning av fiber).

Sammanfattning av BPP, M2, och Beam Qkvalitet

Ju mindre BPP, desto bättre laserstrålekvalitet.

För 1.08µm fiberlasrar, M2 = 1, BPP = λ / π = 0,344 mm herrannons

För 10.6µm CO₂ lasrar, enkel grundläge M2 = 1, BPP = 3.38 mm herrannons

Förutsatt att divergensvinklarna för två singel grundläggande läge lasrar (eller multi-mode lasrar med samma M2) är desamma efter fokusering, brännvidden för CO₂ lasern är 10 gånger så stor som fiberlasern.

Ju närmre M2 är till 1, desto bättre är laserstrålekvaliteten.

När laserstrålen är in Gaussisk distribution eller nära gaussisk distribution, desto närmare M2 är till 1, ju närmare den faktiska lasern är den ideala gaussiska lasern, desto bättre är strålkvaliteten.