Το MOPA (Master Oscillator Power Amplifier - Κύριος Ενισχυτής Ισχύος Ταλαντωτή) είναι μια αρχιτεκτονική λέιζερ που βελτιώνει την απόδοση εξόδου διαχωρίζοντας την πηγή εκκίνησης (κύριος ταλαντωτής) από το στάδιο ενίσχυσης ισχύος. Η βασική ιδέα περιλαμβάνει τη δημιουργία ενός σήματος παλμού εκκίνησης υψηλής ποιότητας με τον κύριο ταλαντωτή (MO), ο οποίος στη συνέχεια ενισχύεται ενεργειακά από τον ενισχυτή ισχύος (PA), παρέχοντας τελικά παλμούς λέιζερ υψηλής ισχύος, υψηλής ποιότητας δέσμης και ελεγχόμενους από παραμέτρους. Αυτή η αρχιτεκτονική χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανική επεξεργασία, την επιστημονική έρευνα και τις ιατρικές εφαρμογές.
1.Βασικά πλεονεκτήματα της ενίσχυσης MOPA
①Ευέλικτες και ελεγχόμενες παράμετροι:
Ανεξάρτητα ρυθμιζόμενο πλάτος παλμού:
Το πλάτος παλμού του παλμού σποράς μπορεί να ρυθμιστεί ανεξάρτητα από το στάδιο του ενισχυτή, συνήθως κυμαινόμενο από 1 ns έως 200 ns.
Ρυθμιζόμενος ρυθμός επανάληψης:
Υποστηρίζει ένα ευρύ φάσμα ρυθμών επανάληψης παλμών, από παλμούς μίας βολής έως παλμούς υψηλής συχνότητας σε επίπεδο MHz, για την κάλυψη ποικίλων αναγκών επεξεργασίας (π.χ., σήμανση υψηλής ταχύτητας και βαθιά χάραξη).
②Ποιότητα μεγάλης σκάλας:
Τα χαρακτηριστικά χαμηλού θορύβου της πηγής σπόρων διατηρούνται μετά την ενίσχυση, παρέχοντας ποιότητα δέσμης σχεδόν περιορισμένης περίθλασης (M² < 1,3), κατάλληλη για κατεργασία ακριβείας.
③Υψηλή ενέργεια παλμού και σταθερότητα:
Με την πολυβάθμια ενίσχυση, η ενέργεια ενός παλμού μπορεί να φτάσει το επίπεδο των millijoule με ελάχιστη ενεργειακή διακύμανση (<1%), ιδανική για βιομηχανικές εφαρμογές υψηλής ακρίβειας.
④Δυνατότητα ψυχρής επεξεργασίας:
Με μικρά πλάτη παλμού (π.χ., στην περιοχή των νανοδευτερολέπτων), οι θερμικές επιδράσεις στα υλικά μπορούν να ελαχιστοποιηθούν, επιτρέποντας την επεξεργασία ψαθυρών υλικών όπως το γυαλί και τα κεραμικά.
2. Κύριος Ταλαντωτής (MO):
Το MO παράγει παλμούς σποράς χαμηλής ισχύος αλλά με ακρίβεια ελεγχόμενους. Η πηγή σποράς είναι συνήθως ένα λέιζερ ημιαγωγών (LD) ή ένα λέιζερ οπτικών ινών, που παράγει παλμούς μέσω άμεσης ή εξωτερικής διαμόρφωσης.
3.Ενισχυτής ισχύος (PA):
Το PA χρησιμοποιεί ενισχυτές οπτικών ινών (όπως ίνες με πρόσμιξη υττερβίου, YDF) για την ενίσχυση των παλμών εκκίνησης σε πολλαπλά στάδια, ενισχύοντας σημαντικά την ενέργεια παλμού και τη μέση ισχύ. Ο σχεδιασμός του ενισχυτή πρέπει να αποφεύγει μη γραμμικά φαινόμενα όπως η διεγερμένη σκέδαση Brillouin (SBS) και η διεγερμένη σκέδαση Raman (SRS), διατηρώντας παράλληλα την ποιότητα της υψηλής δέσμης.
MOPA έναντι παραδοσιακών λέιζερ οπτικών ινών με διακόπτη Q
| Χαρακτηριστικό | Δομή MOPA | Παραδοσιακά λέιζερ με Q-Switch |
| Ρύθμιση πλάτους παλμού | Ανεξάρτητα ρυθμιζόμενο (1–500 ns) | Σταθερό (εξαρτάται από τον διακόπτη Q, συνήθως 50–200 ns) |
| Ρυθμός επανάληψης | Ευρέως ρυθμιζόμενο (1 kHz–2 MHz) | Σταθερό ή στενό εύρος |
| Ευκαμψία | Υψηλή (προγραμματιζόμενες παράμετροι) | Χαμηλός |
| Σενάρια εφαρμογής | Ακριβής κατεργασία, σήμανση υψηλής συχνότητας, επεξεργασία ειδικών υλικών | Γενική κοπή, σήμανση |
Ώρα δημοσίευσης: 15 Μαΐου 2025