MOPA技术放大.pdf

【MOPA技术放大】是光纤激光器领域的一项关键技术，MOPA代表“Master Oscillator Power Amplifier”，即主振荡器功率放大器。这项技术主要用于提升激光器的输出功率和光束质量，广泛应用于工业加工、医疗、传感和军事国防等多个领域。 激光器的历史始于1917年，爱因斯坦首次提出了受激辐射的概念，为激光器的理论基础奠定了基础。然而，实际的激光器研究直到1958年才开始，由Schawlow和Townes提出的开放式光学谐振腔设想以及Bloembergen的三能级原子系统光泵浦理论。1960年，Maiman等人成功演示了首台红宝石激光器，开启了激光技术的新篇章。 光纤激光器的研究始于1961年，Snitzer在掺钕玻璃光纤中观察到激光辐射，随后发展出光纤激光器和光纤放大器的概念。1985年，Poole等人制成了低损耗的单模掺铒光纤，标志着稀土离子掺杂技术的成熟，为光纤激光器的发展奠定了基础。1987年，Mears和Desurvire等人的研究验证了掺铒光纤放大器的可行性，推动了光纤通信的发展。 MOPA技术的关键在于通过主振荡器产生高质量的种子激光，然后通过功率放大器将信号强度显著增强。1988年，Polaroid公司提出了双包层光纤设计，但最初的圆形内包层吸收效率低。1994年，Pask等人实现包层泵浦，提高了效率。随着时间的推移，功率输出不断提升，例如2002年IPG公司的2kW和10kW输出，以及2004年的单纤千瓦级连续激光输出。2012年，中国武汉锐科光纤激光器公司和华中科技大学也取得了4kW全光纤激光器的突破。 MOPA技术的发展不仅限于掺镱光纤激光器，还扩展到掺铒、掺钕、掺镱/铥、掺铥/钬等不同掺杂离子的光纤激光器，满足不同波段和功率需求。同时，对光束质量的要求也越来越高，从单横模输出到多模优化，以适应更多应用场合。例如，1060nm波段的掺镱激光器和1550nm波段的掺铒激光器在各自领域有着广泛的应用。 MOPA技术放大是光纤激光器技术的重要组成部分，它通过优化激光器的构造和工艺，实现了激光输出功率和质量的双重提升，对科技进步和工业应用产生了深远影响。随着科研的深入，MOPA技术将继续推动光纤激光器在功率、光束质量和稳定性等方面的改进，服务于更多的行业和研究领域。