レーザーの製造と使用では、ビーム品質の検出と特性評価を行うことは避けられません。 M2とBPPは、レーザービームの品質を表す最も一般的に使用される2つの物理量です。 M2とBPPは同じ物理的概念に基づいて導出されているため、相互に変換できます。
ビーム品質が重要である理由は、レーザーの品質とレーザー精密加工が可能かどうかを判断するための重要な物理量であるためです。多くの種類のシングルモード出力レーザーの場合、高品質のレーザーは通常、1.05や1.1などの非常に小さいM2に対応する高いビーム品質を備えています。また、レーザーは耐用年数を通じて良好なビーム品質を維持でき、M2値はほとんど変わりません。レーザー精密加工の場合、ビーム品質の高いレーザービームは成形に適しているため、基板に損傷を与えたり、熱の影響を受けたりすることなく、フラットトップレーザー加工を実行できます。実際の使用では、レーザー仕様をマーキングする場合、M2は主に固体レーザーとガスレーザーに使用され、BPPは主にファイバーレーザーに使用されます。
ビームの品質を校正する方法は？レーザーを表すビーム品質は通常、BPPとM²の2つのパラメーターで表されます。 M²はM2と書かれることも多く、M2乗またはM2として読み取ることができます。次の図は、ガウスビームの縦方向の分布です。ここで、ビームのウエスト半径Wと遠方界の発散角の半角θです。
BPP（ビームパラメータ積）は、ビームウエスト半径×遠方界発散角として定義されます。
BPP=W×θ
ガウスビームの半磁場発散角：
θ0=λ/ΠW0
M²：基本モードのガウスビームのビームパラメータ積に対するビームパラメータ積の比率：
M2 =（W×θ）/（W0×θ0）= BPP /（λ/Π）
上記の式から見つけるのは難しくありません。ここで、BPPは波長とは関係がなく、M²係数もレーザー波長に関係しています。これらは主に、レーザーキャビティの設計と組み立ての精度に関係しています。
M²係数の値は無限に1に近く、実際のデータと理想的なデータの比率を示します。実際のデータが理想的なデータに近いほど、ビーム品質は向上します。つまり、M²係数が1に近いほど、ビーム品質が向上し、対応する発散角が小さくなります。
ビーム品質の分析は、主にビームアナライザに依存して測定されます。ビーム品質アナライザーは正確な測定を行うことができますが、スポットアナライザーを使用するには、複雑な操作が必要です。さまざまな位置からレーザー断面データを収集し、機器GG＃39の組み込みプログラムを使用してM²データを合成します。サンプリングプロセス中に操作エラーまたは測定エラーが発生した場合、M²の値を測定および分析することはできません。高出力測定の場合、過度の出力による機器の検出面への損傷を回避するために、レーザー出力を測定可能な範囲内に維持するために複雑な減衰システムが必要です。
上図から、ファイバコアと開口数を推定することができます。ファイバーレーザーの場合、ビームウエスト半径ω0=ファイバーコア直径/ 2=R、θ=sinα=α= NA（ファイバー開口数）
これから結論付けることができます：
BPPが小さいほど、レーザービームの品質は高くなります。
1.08umファイバーレーザーの場合、単一基本モードM2=1、BPP =λ/Π= 0.344 mm mrad
10.2um CO2レーザーの場合、単一基本モードM2=1、BPP=3.38 mm mrad
集束後の2つのシングルファンダメンタルモード（またはマルチモードM2が同じ）レーザーを仮定すると、発散角は同じであり、CO2レーザーの焦点径はファイバーレーザーの10倍になります。
M²が1に近いほど、レーザーのビーム品質は高くなります。
レーザービームがガウス分布またはガウス分布に近い場合、M²係数が1に近いほど、実際のレーザーは理想的なガウスレーザーに近くなり、ビーム品質が向上します。