在醫學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)、激光打印、激光打標、激光焊接、激光切割以及光纖通信等多種激光應用領(lǐng)域，光束質(zhì)量分析為激光器的有效使用提供了很多有價(jià)值的信息。在實(shí)際測量中，光束分析應用廣泛。光束輪廓顯示了光束的全部空間特性，包括光束的傳播、光束質(zhì)量和光束的實(shí)用性。另外，它還可顯示如何高效地調整和修改激光器的輸出。光束輪廓在搭建激光打印機和光纖對準的光學(xué)系統時(shí)非常有用，如果光束輪廓未知，那么激光將很難甚至不能投入使用。

1. 激光制造業(yè)

    對于傳統的激光器制造商而言，光束質(zhì)量分析已成為標準技術(shù)。均勻散射激光束的品質(zhì)由以下參數定義：衍射極限倍數因子M2，或它的倒數k因子。

M2或k因子給出了激光光束聚焦程度的理論測量方法。這對評價(jià)不同應用領(lǐng)域的光束好壞非常重要。M2或k=1表示理想的衍射光束。換句話(huà)說(shuō)，它直接與波長(cháng)和透鏡系統的衍射極限相關(guān)，和激光本身沒(méi)有任何關(guān)系。

激光二極管和垂直腔面發(fā)射半導體激光器（VCSEL）都是半導體激光器，有著(zhù)比近軸光束更大的發(fā)散角。從典型的激光腔中檢測這類(lèi)激光非常困難。通常重要參數包括：功率輸入-光強輸出曲線(xiàn)（稱(chēng)為L(cháng)I或LIV曲線(xiàn)）、光束的光譜以及發(fā)散角。由于半導體激光器的發(fā)散角較大，需要用透鏡聚焦得到可用光束。通過(guò)光束形狀和發(fā)散特性，能夠得出光學(xué)設計中設備的工作情況。LI曲線(xiàn)可以提供激光器的輸出效率，并能探測到二極管生產(chǎn)工藝中的任何瑕疵。二極管激光器的波長(cháng)由晶格的物理結構以及它怎么構成激光腔決定，因此，二極管激光器系統不僅需要測量LI曲線(xiàn)和發(fā)散角輪廓，還需要進(jìn)行光譜測試。

2. 醫學(xué)/生物技術(shù)領(lǐng)域

    在醫學(xué)和生物技術(shù)行業(yè)，激光的應用非常廣泛，從光手術(shù)刀到讀取DNA芯片遺傳密碼的掃描儀。這些應用都需要對激光光束進(jìn)行整形和調整。光束分析儀直接檢測光束形狀，觀(guān)測光束能否達到期望值，如果不能，就需要進(jìn)行實(shí)時(shí)調整。美國FDA和國家衛生管理機構對醫療器械的測試有嚴格的要求。符合“生產(chǎn)質(zhì)量管理規范”（GMP）和“非臨床研究質(zhì)量管理規范”（GLP）是最根本的要求。為保證醫療設備的性能，這兩個(gè)規范都要求進(jìn)行可重復和可追蹤測試。不管是Lasik眼科手術(shù)、腹腔鏡手術(shù)中使用的光手術(shù)刀，還是其他病人護理中的激光器，可追蹤、可校準的光束分析儀對維護和校準這些醫療激光系統都是非常必要的。

激光在生物技術(shù)中的應用主要是基因組和蛋白質(zhì)組“芯片實(shí)驗臺”探測器的掃描。這種系統使用激光光束識別（或“讀取”）DNA和RNA序列的積木式“字母”或蛋白質(zhì)的氨基酸成分。光斑質(zhì)量越好，采樣就越小。光束分析儀可以幫助對這一類(lèi)掃描儀進(jìn)行最后的微調。

3. 制圖和印刷工業(yè)

    激光印刷工業(yè)較早利用光束分析儀來(lái)設計和制造激光打印機的核心部分——激光掃描單元（LSU）。這需要了解系統的光斑尺寸、陣列以及光束擺動(dòng)對激光打印機的影響，并做進(jìn)一步的改進(jìn)。激光打印機行業(yè)的市場(chǎng)競爭非常激烈，因此降低LSU的生產(chǎn)成本極為重要。盡管如此，每一個(gè)LSU都必須進(jìn)行調整和測試以確保正確運行。常規的LSU測試時(shí)間大約需要20分鐘，一種新的儀器測量技術(shù)可以把測試時(shí)間減少到幾秒。LSU的生產(chǎn)能力由此增加了十倍以上，因此測試成本得到顯著(zhù)降低。

4. 條形碼掃描和光存儲

    條形碼掃描和光存儲技術(shù)利用激光光束讀寫(xiě)信息。與生物掃描技術(shù)和激光打印一樣，光束越小，讀寫(xiě)信息越精確。然而，為了讓掃描儀處在方便的工作距離范圍之內，條形碼讀取器需要光束的操作范圍非常長(cháng)。光束的束腰區域的長(cháng)度稱(chēng)為瑞利范圍，就是光束直徑的 區域，這里D0稱(chēng)為光腰，或稱(chēng)為光束最小直徑。
 
光束分析儀的實(shí)時(shí)成像圖

    光束分析儀可以直接測量和調整光束達到長(cháng)瑞利范圍，以保證掃描儀的良好性能。另一方面，對于光存儲，光束通常被優(yōu)化為一個(gè)非常小的光斑。光存儲激光器的焦點(diǎn)非常關(guān)鍵，因為光斑大小和瑞利范圍成反比。

對于比較小的光斑，發(fā)散角必須足夠大；對于發(fā)散角較小（比如長(cháng)瑞利范圍、準直光束）的情況，光腰值必須大。

5. 焊接和切割領(lǐng)域

    由于激光能在工件上發(fā)射精確的功率密度，大多數高功率焊接和切割激光器都利用了激光的這種精密性。為了保證使用過(guò)程中精度的持續性，監控激光的性能非常重要。現在通常所采用的處理方法是檢測瑕疵處，或者監控未聚焦光束和推斷聚焦光束的性能。

但這兩種方法都不是更佳解決方案。首先，為了了解激光是否正常工作，需要浪費材料和時(shí)間制造一個(gè)缺陷，有時(shí)缺陷還很難被探測到，只有在激光加工過(guò)程中才能被探測出來(lái)，這樣就產(chǎn)生了額外費用，增加了廢棄和返工的可能。監控初始的激光束的缺點(diǎn)是只檢測了激光器，而不是實(shí)際的光學(xué)系統，它不能告訴您下一步怎么處理半成品。通過(guò)設計合理的狹縫掃描光束分析儀，比如Photon公司的高功率NanoScan光束質(zhì)量分析儀，就可以測量光束在真實(shí)情況下的工作狀態(tài)。它可以精確地測量在工作臺上的光束直徑、形狀以及功率分布。提供光束直徑的數值、橢圓率，以及光斑質(zhì)心的位置。對激光器、聚焦系統和發(fā)散系統所出現的問(wèn)題都可以提前預警。