전문 지식

마스터 발진기 광섬유 증폭기

2022-07-20
주 발진기 광섬유 증폭기(MOFA, MOPFA 또는 광섬유 MOPA)는 주 발진기 전력 증폭기(MOPA)와 다릅니다. 즉, 시스템의 전력 증폭기는 광섬유 증폭기입니다. 후자는 일반적으로 이터븀 도핑된 섬유를 사용하여 일반적으로 생산되는 고출력 펌핑 클래딩 증폭기입니다.
이 광섬유 기반 전력 증폭기의 장점은 다음과 같습니다.
높은 출력 전력, 높은 전력 효율;
냉각기는 더 간단합니다.
종종 회절 한계에 가까운 높은 빔 품질;

게인은 수십 dB까지 높아질 수 있습니다. 그리고 특히 평균 출력 전력이 높은 많은 벌크 증폭기는 게인이 매우 낮습니다.


그림 1: 1단계 펌프 코어의 MOPA 개략도. 더 높은 전력을 위해서는 두 번째 이중 클래드 광섬유 증폭기를 추가해야 합니다. 시드 레이저 다이오드는 펄스 영역에서 작동할 수 있습니다.


그러나 광섬유 사용에는 다음과 같은 몇 가지 단점도 있습니다.
다양한 광섬유 비선형 효과의 존재로 인해 펄스 시스템에서 높은 피크 전력 및 펄스 에너지를 얻기가 어렵습니다. 예를 들어 광섬유 장치의 경우 몇 밀리줄의 에너지는 나노초 펄스 시스템에서 이미 높으며 벌크 레이저는 훨씬 더 높은 에너지를 전달할 수 있습니다. 단일 주파수 시스템에서 자극된 Brillouin 산란은 출력 전력을 크게 제한할 수 있습니다.
높은 이득으로 인해 광섬유 증폭기는 특히 후방 반사에 민감합니다. 전력이 매우 높으면 패러데이 아이솔레이터로 이 문제를 해결하기 어렵습니다.
편광 상태는 일반적으로 편광 유지 섬유를 사용하지 않는 한 불안정합니다.
광섬유 MOPA에서 시드 레이저로 게인 전환 레이저 다이오드를 사용하는 것이 유리합니다. 이 장치는 예를 들어 레이저 시장의 응용 분야에서 Q 스위치 레이저와 비교할 수 있습니다. 이 이점의 일부는 출력 형식의 유연성에 있습니다. 펄스 반복 속도뿐만 아니라 펄스 길이와 모양, 물론 펄스 에너지도 조정할 수 있습니다.
MOFA에서 고려해야 할 문제는 포화 전력인데 이는 광역 모드 영역 이중 클래드 광섬유에서도 일반적인 출력 전력에 비해 낮다. 따라서 파워 추출은 상대적으로 낮은 시드 파워에서도 파이버 레이저만큼 효율적일 수 있습니다.

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