MOPA 又名：MasterOscillatorPower-Amplifier

定義

MOPA：主控振蕩器的功率放大器 Master Oscillator Power-Amplifier。

與傳統(tǒng)的固體和氣體激光器相比 , 光纖激光器具有以下優(yōu)點 : 轉換效率高 ( 光 - 光轉換效率超過60%) 、 激光閾值低 ; 結構簡單 , 工作物質為柔性介質 , 使用方便 ; 光束質量高 ( 很容易 接近衍射極限 ); 激光輸出譜線多、 調諧范 圍寬 (455 ～ 3 500nm); 體積小、 重量輕、 散熱效果好、使用壽命長。但是 , 由于輸出功率比較低 , 其應用范圍一直受到很大限制。 隨著雙包層光纖和大功率半導體激光器 (LD) 制造技術的逐漸成熟 ,光纖激光器的輸出功率得到了極大的提高 , 其應用范圍也得到了很大擴展具有一定重復頻率、高能量、 高峰值功率、高光束質量的超短脈沖激光在光纖通信、 醫(yī)療、 軍事和生物學等領域具有誘人的應用前景 , 已經成為當前人們的研究熱點之一。

目前,在光纖中獲得超短脈沖激光的方式主要有兩種:鎖模技術和調Q技術。鎖模脈沖光纖激光器主要是利用各種因素對腔內的振蕩縱模進行調制,當各縱模具有確定的相位關系,任意相鄰縱模相位差為常數時就可以實現(xiàn)相干疊加得到超短脈沖 , 脈沖寬度可以達到亞皮秒～亞飛秒量級。調Q脈沖光纖激光器是在激光器諧振腔內插人Q開關器件,通過周期性改變腔內的損耗,實現(xiàn)脈沖激光輸出,脈沖寬度可以達到10 - 9 s 量級 。利用調 Q 或鎖模技術 , 可以獲得極高的峰值功率 , 但是,單個調Q或鎖模激光器得到的脈沖能量往往很有限,這限制了其應用領域范圍。為了進一步提高脈沖能量 , 就要用到放大技術 ,即采用主振蕩功率放大(MOPA)結構。采用該結構在光纖中獲得的高能量脈沖激光與種子光源的激光波長、重復頻率相同,而且時域脈沖的形狀和寬度也幾乎不變。選擇一定重復頻率和脈沖寬度的種子光源作為主振蕩器,通過功率放大后就能獲得所需的高能量脈沖激光輸出。因而采用主振蕩功率放大技術來實現(xiàn)高脈沖能量、高平均輸出功率成為一種理想選擇。

MOPA 結構光源的工作原理

主振蕩功率放大 , 簡稱 MOPA, 就是將具有高光束質量的種子信號光和泵浦光 , 通過一定的方式耦合進雙包層光纖進行放大 , 從而實現(xiàn)對種子光源的高功率放大。 其突出特點是 : 主振蕩器主要作用是產生高質量的種子光 , 輸出功率可大可小 , 因而輸出光較易做到所需的時域、 頻域特性和保持良好的光束質量 ; 功率放大部分主要作用則是對種子光進行放大 , 在保證了輸出光的高光束質量的同時又實現(xiàn)了高功率、高能量輸出 , 即它結合了低功率種子源的良好脈沖特性和雙包層放大器的高功率放大特性的優(yōu)點。

MOPA 結構光源如圖1所示 : 主要分兩部分 , 左邊虛框內是一個具有高光束質量輸出的種子光源 , 右邊虛框內是一級或幾級光纖放大器結構 , 兩部分共同構成一個主振蕩功率放大光源。