高功率激光加工過程中，影響激光熱加工的因素很多，對于激光束，其中主要是焦點功率密度、焦斑形狀、光強分布和焦斑漂移等，這些參數(shù)不僅與激光輸出功率有關(guān)，而且更依賴于光束模式的分布和穩(wěn)定性。

按照激光光束對激光加工的影響，可以把激光加工光束特性參數(shù)分成三類：功率特性（激光功率、功率密度、連續(xù)或脈沖）、光束特性（光束模式、光束質(zhì)量、異形光束）、焦點特性（焦點大小、焦點位置、焦深）。

這些光束特性參數(shù)并不是獨立的，而是相互影響的。同樣功率的激光束，光束質(zhì)量越好，聚焦焦點就越小，焦點的功率密度就越大。同一束激光，采用短焦距聚焦鏡，可得到較小的聚焦焦點和較大的焦點功率密度，但是造成像差大，鏡片加工困難，短聚焦也容易造聚焦鏡污染。采用長焦距聚焦鏡，可得到較大的焦斑和較長的焦深，光斑偏移對激光加工的質(zhì)量影響相對較小。光束質(zhì)量作為光束特性中最重要的參數(shù)之一，對光束能量分布、聚焦焦點大小、功率密度大小等重要參數(shù)有很大影響，是評價激光制造系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，它不僅標志了激光制造系統(tǒng)的可加工能力，還對激光材料加工過程產(chǎn)生重要的影響。

任何旋轉(zhuǎn)對稱的激光束具有三個參數(shù)特點：光腰位置Z0、光束束腰半徑ω0和遠場發(fā)散角(半角)θ0。

多種具有特征化的值被用于描述激光束的質(zhì)量：K因子、光束質(zhì)量因子(M2)及光束參數(shù)積（BPP），這些特征值通過簡單計算能相互直接轉(zhuǎn)換。光束參數(shù)積是θ0和ω0的乘積，在整個激光傳輸區(qū)域守恒。例如，通過安裝透鏡或擴束鏡來改變光束直徑，將會影響光束的發(fā)散角。因此，光束參數(shù)積用來衡量光束聚焦能力。只有在使用像差或孔徑效應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)時才會影響外光路的光束參數(shù)積。

光束模式的測量方法

空間光束能量分布分析是一種測量方法，它把構(gòu)成光束的所有變量合成為一目了然的圖象。這個方法適用于一切激光器，而不僅僅是CO2激光器。CO2激光器最常用的光束能量分布分析方法是丙烯酸模式燒蝕法。這個方法把未聚焦的光束引向一個丙烯酸靶塊，光束能量使丙烯酸材料氣化蒸發(fā)，而且焦斑輪廓與光束本身的空間能量分布成正比。材料氣化形成的輪廓描述了激光束在照射丙烯酸靶塊過程中（一般持續(xù)若干秒）的空間能量分布。

盡管這個方法已廣為應(yīng)用，但是精度和重復(fù)精度在很大程度上依賴于操作者的技巧，還在車間里產(chǎn)生大量的易燃有毒蒸氣，必須抽吸出去。而且，采用這個方法無法測量激光束在光路上的瞬時反應(yīng)，例如可能掩蓋了過程最開始時的變化。因此，模式燒蝕法最多只能算是近似描述激光光束的性能。

在過去10年中開發(fā)出了一些效果各異的半電子診斷法，其中大多數(shù)方法試圖對未聚焦的光束取樣，也就是將一小部分有代表性的光束引向某種傳感器，以此獲得主光束的空間能量分布圖。就高功率激光應(yīng)用而論，取樣不是采用細小空心管上的微米級小孔，就是采用細金屬絲末端的小反射鏡，將一小部分原始光束引向一個熱電式單元素傳感器，然后由這個傳感器把吸收的能量轉(zhuǎn)換為比例電信號。