半導(dǎo)體激光器是用半導(dǎo)體材料作為工作物質(zhì)的激光器，這是很實用最重要的一類激光器。

它體積小、壽命長，并可采用簡單的注入電流的方式來泵浦，其工作電壓和電流與集成電路兼容，因而可與之單片集成。今天為大家分享一下半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量的評價方法！

一般來講，表征半導(dǎo)體激光器發(fā)射光束的光束質(zhì)量的參數(shù)通常有光斑半徑，遠場發(fā)散角，M2因子，光參數(shù)積（BPP）等。

光斑半徑

作為很常用的激光束評價指標(biāo)之一的光斑半徑用于表示激光束光斑尺寸，對于旋轉(zhuǎn)對稱能量分布的光束，比如基模高斯光束，光斑半徑即為沿縱軸對稱的強度分布曲線中，當(dāng)光強下降到最大值的1/e2 處對應(yīng)的點的橫坐標(biāo)，光束86.5%的全部能量包含在以光斑半徑為半徑的圓內(nèi)。

而對于非旋轉(zhuǎn)對稱能量分布的光束，通常采用二階矩定義光斑半徑，在直角坐標(biāo)系下，其值在x方向上和y方向上分別為：

式中是光束橫截面歸一化的光束輻照度分布函數(shù)的一階矩，表示為：

遠場發(fā)散角

發(fā)散角表征了激光束的方向性即它的匯聚或發(fā)散程度，遠場發(fā)散角是光束輻照度分布的1/e2 漸近線所對應(yīng)的角度，遠場發(fā)散角和光斑半徑的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

式中w(z)表示光斑半徑，對于高斯光束，當(dāng)傳播長度遠大于瑞利長度時其遠場發(fā)散角可由束腰半徑w0 確定，即

大多數(shù)半導(dǎo)體激光器制造商常用半峰全寬（FWHM）發(fā)散角標(biāo)示其輸出光束遠場發(fā)散角，轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

M2因子

M2因子作為一種表征和測量激光輸出光束光束質(zhì)量的新方法被提出，可表示實際光束偏離基模高斯光束（衍射極限）的程度，其定義為：

高斯光束的M2因子為1，M2因子越小光束質(zhì)量越好。M2因子是一種測量激光輸出光束光束質(zhì)量非常好的方法，可以同時反映光束近場和遠場分布特性。光束通過理想光學(xué)系統(tǒng)后其M2因子不變，因此它還可用于檢查通過有像差或劣質(zhì)光學(xué)元件時光束質(zhì)量的惡化，通過測量通過使用可疑元件前后光學(xué)系統(tǒng)的M2因子。

光參數(shù)積（BPP）

表征二極管激光器陣列的光束質(zhì)量最方便的方法是測量其光參數(shù)積值，光參數(shù)積綜合描述了遠場發(fā)散角和束腰半徑的特性，其定義為：

式中是發(fā)散角，是光束半徑。降低光參數(shù)積是設(shè)計和實現(xiàn)高效、小發(fā)散角和緊湊型半導(dǎo)體激光器的有效途徑。光參數(shù)積和M2因子可以相互轉(zhuǎn)換。

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審核編輯：湯梓紅