定义
包含光纤放大器的激光系统,用于提高输出功率。
术语主振荡器光纤放大器(MOFA,MOPFA或光纤MOPA)是术语主振荡器功率放大器(MOPA)的变体,意思是包含激光振荡器和功率放大器的系统,其中后者是光纤放大器。 后者通常是包层泵浦高功率放大器,通常基于掺镱光纤。 这种基于光纤的功率放大器的主要吸引力是:
- 高输出功率可以通过高功率效率实现。
- 冷却系统可以相对简单。
- 光束质量可以很高;它通常接近衍射极限。
- 增益很容易高达数十分贝。 相比之下,大多数大容量放大器,特别是那些平均输出功率较高的放大器,增益要低得多,通常只有3 dB量级。
图1:单级芯泵浦光纤 MOPA 的设置。 对于更高的功率水平,可以添加带有双包层光纤的第二个放大器级。 种子半导体激光管可以在脉冲状态下工作。
但是,使用纤维也有缺点:
- 各种光纤非线性使得在脉冲系统中难以达到非常高的峰值功率和脉冲能量。 例如,对于光纤设备来说,纳秒脉冲系统中几毫焦耳的脉冲能量已经被认为是高,而体激光器可以提供更高的能量。 在单频系统中,受激布里渊散射(SBS)会严重限制输出功率。
- 由于增益高,光纤放大器对背反射相对敏感,例如来自工件的背反射。 在高功率水平下,使用法拉第隔离器来解决这个问题并不容易,特别是当需要对反射光进行高抑制时。
- 偏振状态通常是不确定和不稳定的,除非使用保偏光纤。
使用增益开关半导体激光管(→皮秒二极管激光器)作为光纤MOPA的种子激光器很有吸引力。 此类设备与调Q激光器竞争,例如在激光打标中的应用。 它们的优势部分在于它们在输出格式方面的灵活性:不仅易于修改脉冲重复率,还易于修改脉冲持续时间和形状,当然还有脉冲能量。
MOFA的一个特殊方面是,与典型输出功率相比,即使是大模面积双包层光纤的饱和功率也很低。 因此,即使对于相对较低的种子功率,功率提取也可以与光纤激光器一样高效。