Giới thiệu về MOPA

MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) ​​là một kiến ​​trúc laser giúp tăng cường hiệu suất đầu ra bằng cách tách nguồn hạt giống (master oscillator) khỏi tầng khuếch đại công suất. Khái niệm cốt lõi bao gồm việc tạo ra tín hiệu xung hạt giống chất lượng cao với master oscillator (MO), sau đó được khuếch đại năng lượng bởi power amplifier (PA), cuối cùng cung cấp các xung laser công suất cao, chất lượng chùm tia cao và có thể kiểm soát thông số. Kiến trúc này được sử dụng rộng rãi trong chế biến công nghiệp, nghiên cứu khoa học và các ứng dụng y tế.

1.Ưu điểm chính của khuếch đại MOPA

①Các thông số linh hoạt và có thể kiểm soát:

- Độ rộng xung có thể điều chỉnh độc lập:

Độ rộng xung của xung hạt giống có thể được điều chỉnh độc lập với tầng khuếch đại, thường nằm trong khoảng từ 1 ns đến 200 ns.

- Tỷ lệ lặp lại có thể điều chỉnh:

Hỗ trợ nhiều tốc độ lặp xung khác nhau, từ xung đơn đến xung tần số cao cấp MHz, để đáp ứng nhiều nhu cầu xử lý khác nhau (ví dụ: đánh dấu tốc độ cao và khắc sâu).

②Chất lượng chùm sáng cao:
Đặc tính tiếng ồn thấp của nguồn hạt giống được duy trì sau khi khuếch đại, mang lại chất lượng chùm tia gần như giới hạn nhiễu xạ (M² < 1,3), phù hợp cho gia công chính xác.

③Năng lượng xung cao và độ ổn định:
Với bộ khuếch đại nhiều giai đoạn, năng lượng xung đơn có thể đạt tới mức milijoule với biên độ năng lượng tối thiểu (<1%), lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp có độ chính xác cao.

④Khả năng chế biến lạnh:
Với độ rộng xung ngắn (ví dụ: trong phạm vi nano giây), tác động nhiệt lên vật liệu có thể được giảm thiểu, cho phép xử lý chính xác các vật liệu giòn như thủy tinh và gốm sứ.

2. Bộ dao động chính (MO):

MO tạo ra các xung hạt giống công suất thấp nhưng được kiểm soát chính xác. Nguồn hạt giống thường là laser bán dẫn (LD) hoặc laser sợi quang, tạo ra các xung thông qua điều chế trực tiếp hoặc bên ngoài.

3.Bộ khuếch đại công suất (PA):

PA sử dụng bộ khuếch đại sợi (như sợi pha tạp ytterbium, YDF) để khuếch đại các xung hạt giống ở nhiều giai đoạn, tăng đáng kể năng lượng xung và công suất trung bình. Thiết kế bộ khuếch đại phải tránh các hiệu ứng phi tuyến tính như tán xạ Brillouin kích thích (SBS) và tán xạ Raman kích thích (SRS), đồng thời vẫn duy trì chất lượng chùm tia cao.

MOPA so với Laser sợi quang Q-Switched truyền thống