MOPA 소개

MOPA(Master Oscillator Power Amplifier)는 시드 소스(마스터 발진기)와 전력 증폭 단계를 분리하여 출력 성능을 향상시키는 레이저 구조입니다. 핵심 개념은 마스터 발진기(MO)에서 고품질 시드 펄스 신호를 생성하고, 이를 전력 증폭기(PA)에서 에너지 증폭하여 고출력, 고품질 빔, 파라미터 제어가 가능한 레이저 펄스를 생성하는 것입니다. 이 구조는 산업 공정, 과학 연구 및 의료 분야에서 널리 사용됩니다.

1.MOPA 증폭의 주요 장점

①유연하고 제어 가능한 매개변수:

- 펄스 폭을 독립적으로 조절할 수 있음:

시드 펄스의 펄스 폭은 증폭기 단계와 독립적으로 조정할 수 있으며, 일반적으로 1ns에서 200ns 범위입니다.

- 반복률 조절 가능:

단일 펄스부터 MHz급 고주파 펄스까지 광범위한 펄스 반복률을 지원하여 고속 마킹 및 심층 조각과 같은 다양한 가공 요구 사항을 충족합니다.

②고품질 빔:
시드 소스의 저잡음 특성은 증폭 후에도 유지되어 정밀 가공에 적합한 회절 한계에 가까운 빔 품질(M² < 1.3)을 제공합니다.

③높은 펄스 에너지와 안정성:
다단계 증폭을 통해 단일 펄스 에너지는 최소한의 에너지 변동(<1%)으로 밀리줄 수준에 도달할 수 있어 고정밀 산업 응용 분야에 이상적입니다.

④저온 가공 능력:
짧은 펄스 폭(예: 나노초 범위)을 사용하면 재료에 대한 열적 영향을 최소화할 수 있으므로 유리나 세라믹과 같은 취성 재료를 정밀하게 가공할 수 있습니다.

2. 마스터 발진기(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 이터븀 도핑 광섬유(YDF)와 같은 광섬유 증폭기를 사용하여 시드 펄스를 다단계로 증폭함으로써 펄스 에너지와 평균 출력을 크게 향상시킵니다. 증폭기 설계 시에는 높은 빔 품질을 유지하면서 유도 브릴루인 산란(SBS) 및 유도 라만 산란(SRS)과 같은 비선형 효과를 피해야 합니다.

MOPA 레이저와 기존 Q-스위치 파이버 레이저 비교