MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) on laserarkkitehtuuri, joka parantaa lähtötehoa erottamalla siemenlähteen (pääoskillaattorin) tehovahvistusvaiheesta. Ydinkonsepti sisältää korkealaatuisen siemenpulssisignaalin tuottamisen pääoskillaattorilla (MO), jota sitten vahvistetaan energiatehokkaasti tehovahvistimella (PA), jolloin lopputuloksena on tehokkaita, korkealaatuisia säteitä ja parametrein ohjattavia laserpulsseja. Tätä arkkitehtuuria käytetään laajalti teollisessa prosessoinnissa, tieteellisessä tutkimuksessa ja lääketieteellisissä sovelluksissa.
1.MOPA-vahvistuksen tärkeimmät edut
①Joustavat ja hallittavat parametrit:
- Itsenäisesti säädettävä pulssinleveys:
Siemenpulssin pulssinleveyttä voidaan säätää vahvistinasteesta riippumatta, tyypillisesti välillä 1 ns - 200 ns.
- Säädettävä toistotiheys:
Tukee laajaa pulssintoistotaajuuksien valikoimaa yksittäisistä pulsseista MHz-tason korkeataajuisiin pulsseihin, jotta se voi vastata erilaisiin käsittelytarpeisiin (esim. nopea merkintä ja syväkaiverrus).
②Kaukovalojen laatu:
Siemenlähteen alhaiset kohinaominaisuudet säilyvät vahvistuksen jälkeen, mikä tuottaa lähes diffraktiorajoitetun säteenlaadun (M² < 1,3), joka soveltuu tarkkuustyöstöön.
③Korkea pulssienergia ja vakaus:
Monivaiheisen vahvistuksen ansiosta yksittäisen pulssin energia voi saavuttaa millijouletason minimaalisella energianvaihtelulla (<1 %), mikä on ihanteellinen tarkkuutta vaativiin teollisuussovelluksiin.
④Kylmäkäsittelykyky:
Lyhyillä pulssinleveyksillä (esim. nanosekuntialueella) materiaaleihin kohdistuvat lämpövaikutukset voidaan minimoida, mikä mahdollistaa hauraiden materiaalien, kuten lasin ja keramiikan, hienokäsittelyn.
2. Pääoskillaattori (MO):
MO tuottaa pienitehoisia mutta tarkasti ohjattuja siemenpulsseja. Siemenlähde on tyypillisesti puolijohdelaser (LD) tai kuitulaser, joka tuottaa pulsseja suoran tai ulkoisen modulaation avulla.
3.Päätevahvistin (PA):
PA käyttää kuituvahvistimia (kuten ytterbiumilla seostettua kuitua, YDF) siemenpulssien vahvistamiseen useissa vaiheissa, mikä lisää merkittävästi pulssin energiaa ja keskimääräistä tehoa. Vahvistimen suunnittelussa on vältettävä epälineaarisia vaikutuksia, kuten stimuloitua Brillouinin sirontaa (SBS) ja stimuloitua Ramanin sirontaa (SRS), samalla kun säteen laatu säilyy korkeana.
MOPA vs. perinteiset Q-kytkentäiset kuitulaserit
| Ominaisuus | MOPA-rakenne | Perinteiset Q-kytkentäiset laserit |
| Pulssinleveyden säätö | Itsenäisesti säädettävissä (1–500 ns) | Kiinteä (riippuu Q-kytkimestä, tyypillisesti 50–200 ns) |
| Toistonopeus | Laajasti säädettävä (1 kHz–2 MHz) | Kiinteä tai kapea alue |
| Joustavuus | Korkea (ohjelmoitavat parametrit) | Matala |
| Sovellusskenaariot | Tarkkuuskoneistus, suurtaajuusmerkintä, erikoismateriaalien käsittely | Yleinen leikkaus, merkkaus |
Julkaisun aika: 15. toukokuuta 2025