光束分析仪（光束轮廓仪、模式轮廓仪）是一种用于激光束特性分析的诊断设备，它不仅可以测量激光束的整个光强分布，也可以测量激光束的具体形状。

　　光束轮廓仪的使用方式多种多样；光束轮廓的定性印象有助于激光对准，而在沿光束轴（焦散）的不同位置测量光束半径可以计算M2因子或光束参数乘积，从而定量表征光束质量。

　　高斯光束和多模激光束的强度分布。这种多模光束可以在激光器中产生，其中基本谐振腔模式比增益介质中的泵浦区域小得多。

　　具有适当激光束诊断功能的光束质量监控对于许多激光应用（例如激光材料加工）非常重要；例如，如果监控光束质量，可以更一致地实现钻孔的质量。

　　基于相机的光束分析仪

　　许多光束分析仪都基于某种类型的数字化相机。对于可见光和近红外光谱区，CMOS和CCD相机是常见的。CMOS器件较便宜，但CCD通常具有更好的线性度和更低的噪声。CCD和CMOS相机都可以实现5μm 数量级的分辨率（由像素大小给出），因此光束半径可以小至50μm甚至更小。有效区域的尺寸可能高达几毫米，因此可以处理非常大的光束。

　　用于M2测量的激光光束轮廓仪，由安装在电动平移台上的CCD相机组成。

　　不同的波长区域需要不同的传感器类型。硅基传感器是可见光和近红外光谱区波长高达约1或1.1μm的不错选择，而 InGaAs 基探测器可用于高达≈1.7μm。对于更长的波长，例如CO2激光器的光束特性，热释电和微测辐射热计红外相机是合适的。这些相当昂贵。考虑到此类激光器的高输出功率，它们相对较低的响应率可能不是缺点。用于紫外激光器、CCD和CMOS阵列可与UV转换板结合使用，将辐射转换为不会损坏阵列的更长波长。

　　相机传感器的空间分辨率是一个重要的量。使用硅传感器，像素尺寸远低于10μm 是可能的，允许测量低至50μm 的光束直径。InGaAs 探测器具有更大的像素，宽度例如为30μm，而热释电阵列不会远低于100μm。低空间分辨率的结果是光束尺寸必须保持较大，这也会导致瑞利长度较长。因此，完整的M 2测量需要更多空间。像素的数量也很重要；更大的数字允许在更大的范围内测量光束直径。

　　当与窄线宽激光辐射一起使用时，基于相机的系统对由高时间相干性引起的伪影特别敏感。需要仔细的光学设计（没有窗口，导致寄生反射）来抑制此类伪影和/或消除它们对测量数据的影响。

　　大多数相机对光非常敏感——通常比需要的要多得多。然后激光束必须在击中相机之前衰减。也可以使用一些成像光学器件（例如，用于扩大允许的光束半径范围的光束扩展器或光束缩小器），以便相机记录在某个其他位置（成像平面）出现的光束轮廓。这也可以很好地屏蔽环境光。然而，光学器件当然不应引入过多的光学像差。

　　记录的光束轮廓可以与测量参数一起显示在计算机屏幕上，例如光束半径、光束位置、椭圆率和统计信息，或高斯拟合。软件可以允许在确定光束半径的不同方法之间进行选择，例如 D4σ方法或简单的 1/e2标准。

　　基于狭缝、刀刃或针孔的扫描光束轮廓仪

　　也有光束分析仪可以扫描带有一个或多个针孔、狭缝或刀刃的光束轮廓。在任何情况下，一些结构化的机械部件（通常固定在旋转部件上）通过光束快速移动，同时用光电探测器和一些电子设备记录传输的功率。计算机（PC 或内置微处理器）用于根据测量数据重建光束轮廓并将其显示在屏幕上。例如，为了获得光束的一维强度分布，传输功率与刀刃位置的关系可以本质上是微分的，而移动狭缝直接提供强度分布。

　　扫描狭缝光束分析仪。PC 屏幕显示在两个方向上获得的扫描以及重建的光束轮廓。

　　扫描系统的空间分辨率可高达几微米，甚至接近单微米（特别是扫描针孔或狭缝），适用于小直径光束的表征。扫描概念的一个重要优点是所使用的光电探测器不需要具有空间分辨率，因此可以轻松使用用于非常不同波长区域的探测器。此外，与例如相机相比，更容易获得大的动态范围。可以处理的功率范围可以从微瓦到瓦。很容易实现检测器之前的光束衰减，因为所需的光学质量远低于相机系统。

　　扫描光束轮廓仪，特别是那些基于狭缝或刀刃的光束轮廓仪，适用于离高斯分布不太远的光束轮廓，因为记录的信号通常是在一个空间方向上进行整合，这样复杂的（结构化程度更高）的重构) 光束形状并不完美。

　　一些扫描光束轮廓仪也可用于脉冲激光束，例如来自Q 开关激光器的那些。然而，这只适用于足够高的脉冲重复率；请注意，小重复率可能取决于光束直径。