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，當光強下降到最大值的1/e2 處對應(yīng)的點的橫坐標，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