随着激光在各个领域的广泛应用,光束质量的评价也显得越来越重要。M~2因子相比于其它评价方法有很多优点。尽管M~2因子能较科学合理地描述激光光束质量,但传统的测量方法存在很多局限性。本文设计出了相位型正交散焦光栅,实现了一种新的光束质量M~2因子实时测量技术,能够同时对同一光束9个不同位置处的光斑图样进行测量。论文首先阐述了M~2因子的测量方法和散焦光栅的原理,在此基础上详细介绍了相位型正交散焦光栅的设计,给出了具体的设计参数,并用Zemax软件进行了模拟验证。随后用所设计的散焦光栅对He-Ne激光器的输出光束进行了测量,计算得到其M~2因子,并与传统测量方法得到的结果相比,相差约3%～18%,验证了这种基于散焦光栅的测量系统的有效性,最后对误差来源进行了分析。本文工作为形成一套实用的M~2因子实时测量系统打下了理论和实验基础,具有一定的参考价值和应用实践意义。