Über MOPA

MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) ​​ist eine Laserarchitektur, die die Ausgangsleistung durch die Trennung der Seed-Quelle (Masteroszillator) von der Leistungsverstärkerstufe verbessert. Das Kernprinzip besteht darin, mit dem Masteroszillator (MO) ein hochwertiges Seed-Pulssignal zu erzeugen, das anschließend vom Leistungsverstärker (PA) verstärkt wird. Dadurch entstehen Laserpulse mit hoher Leistung, hoher Strahlqualität und präziser Parametersteuerung. Diese Architektur findet breite Anwendung in der industriellen Fertigung, der wissenschaftlichen Forschung und der Medizin.

1.Wichtigste Vorteile der MOPA-Amplifikation

①Flexible und steuerbare Parameter:

-Unabhängig einstellbare Pulsbreite:

Die Impulsbreite des Seed-Impulses kann unabhängig von der Verstärkerstufe eingestellt werden und liegt typischerweise im Bereich von 1 ns bis 200 ns.

- Einstellbare Wiederholungsrate:

Unterstützt eine breite Palette von Impulsfolgefrequenzen, von Einzelimpulsen bis hin zu Hochfrequenzimpulsen im MHz-Bereich, um unterschiedlichen Verarbeitungsanforderungen gerecht zu werden (z. B. Hochgeschwindigkeitsmarkierung und Tiefengravur).

②Hohe Lichtqualität:
Die rauscharmen Eigenschaften der Ausgangsquelle bleiben auch nach der Verstärkung erhalten, wodurch eine nahezu beugungsbegrenzte Strahlqualität (M² < 1,3) erreicht wird, die für die Präzisionsbearbeitung geeignet ist.

③Hohe Impulsenergie und Stabilität:
Durch mehrstufige Verstärkung kann die Energie eines einzelnen Impulses den Millijoule-Bereich erreichen, wobei die Energieschwankungen minimal (<1%) sind – ideal für hochpräzise industrielle Anwendungen.

④Kaltverarbeitungsfähigkeit:
Bei kurzen Impulsbreiten (z. B. im Nanosekundenbereich) lassen sich thermische Effekte auf die Materialien minimieren, was eine präzise Bearbeitung spröder Materialien wie Glas und Keramik ermöglicht.

2. Masteroszillator (MO):

Der MO erzeugt Seed-Pulse mit geringer Leistung, die jedoch präzise gesteuert werden. Als Seed-Quelle dient typischerweise ein Halbleiterlaser (LD) oder ein Faserlaser, der Pulse durch direkte oder externe Modulation erzeugt.

3.Leistungsverstärker (PA):

Der Leistungsverstärker (PA) nutzt Faserverstärker (z. B. Ytterbium-dotierte Fasern, YDF), um die Seed-Pulse in mehreren Stufen zu verstärken und so die Pulsenergie und die mittlere Leistung deutlich zu erhöhen. Bei der Verstärkerkonstruktion müssen nichtlineare Effekte wie stimulierte Brillouin-Streuung (SBS) und stimulierte Raman-Streuung (SRS) vermieden werden, während gleichzeitig eine hohe Strahlqualität gewährleistet wird.

MOPA vs. traditionelle gütegeschaltete Faserlaser