MOPA 소개

MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)는 시드 소스(마스터 오실레이터)와 전력 증폭단을 분리하여 출력 성능을 향상시키는 레이저 아키텍처입니다. 핵심 개념은 마스터 오실레이터(MO)에서 고품질 시드 펄스 신호를 생성하고, 이 신호는 전력 증폭기(PA)에서 에너지 증폭되어 고출력, 고빔 품질, 파라미터 제어가 가능한 레이저 펄스를 생성하는 것입니다. 이 아키텍처는 산업 공정, 과학 연구 및 의료 분야에서 널리 사용됩니다.

1.MOPA 증폭의 주요 장점

①유연하고 제어 가능한 매개변수:

- 독립적으로 조절 가능한 펄스 폭:

시드 펄스의 펄스 폭은 증폭기 단계와 관계없이 조정 가능하며, 일반적으로 1ns에서 200ns 범위입니다.

- 조정 가능한 반복 속도:

단일 샷부터 MHz 수준의 고주파 펄스까지 광범위한 펄스 반복률을 지원하여 다양한 처리 요구 사항(예: 고속 마킹 및 심층 조각)을 충족합니다.

②하이빔 품질:
시드 소스의 저잡음 특성은 증폭 후에도 유지되어 정밀 가공에 적합한 거의 회절 한계 빔 품질(M² < 1.3)을 제공합니다.

③높은 펄스 에너지 및 안정성:
다단계 증폭을 통해 단일 펄스 에너지는 최소한의 에너지 변동(<1%)으로 밀리줄 수준에 도달할 수 있어 고정밀 산업용 애플리케이션에 이상적입니다.

④냉간 가공 능력:
짧은 펄스 폭(예: 나노초 범위)을 사용하면 재료에 대한 열 효과를 최소화하여 유리 및 세라믹과 같은 취성 재료의 정밀 가공이 가능합니다.

2. 마스터 오실레이터(MO):

MO는 저전력이지만 정밀하게 제어되는 시드 펄스를 생성합니다. 시드 소스는 일반적으로 반도체 레이저(LD) 또는 파이버 레이저이며, 직접 또는 외부 변조를 통해 펄스를 생성합니다.

3.전력 증폭기(PA):

PA는 파이버 증폭기(예: 이터븀 도핑 파이버, YDF)를 사용하여 시드 펄스를 여러 단계로 증폭시켜 펄스 에너지와 평균 전력을 크게 높입니다. 증폭기 설계는 유도 브릴루앙 산란(SBS) 및 유도 라만 산란(SRS)과 같은 비선형 효과를 방지하는 동시에 높은 빔 품질을 유지해야 합니다.

MOPA 대 기존 Q-스위치 파이버 레이저