専門知識

マスターオシレーターファイバーアンプ

2022-07-20
メイン発振器ファイバー アンプ (MOFA、MOPFA、またはファイバー MOPA) は、メイン発振器パワー アンプ (MOPA) とは異なります。これは、システム内のパワー アンプがファイバー アンプであることを意味します。後者は通常、高出力励起クラッド増幅器であり、イッテルビウムをドープしたファイバを使用して製造されるのが一般的です。
このファイバーベースのパワーアンプの利点は次のとおりです。
高出力、高電力効率。
クーラーはもっとシンプルです。
高いビーム品質、多くの場合回折限界に近い。

ゲインは数十 dB に達する場合があります。また、多くのバルクアンプ、特に平均出力電力が高いものは、ゲインが非常に低くなります。


図 1: 単段ポンプ コアの MOPA 回路図。より高い出力を得るには、2 番目のダブルクラッド ファイバ アンプを追加する必要があります。シードレーザーダイオードはパルス領域で動作可能


ただし、光ファイバーの使用には次のような欠点もあります。
さまざまなファイバー非線形効果が存在するため、パルスシステムで高いピークパワーとパルスエネルギーを得るのは困難です。たとえば、光ファイバーデバイスの場合、ナノ秒パルスシステムでは数ミリジュールのエネルギーがすでに高く、バルクレーザーはさらに高いエネルギーを供給できます。単一周波数システムでは、誘導ブリルアン散乱により出力が大幅に制限される可能性があります。
ファイバアンプはゲインが高いため、後方反射に対して特に敏感です。電力が非常に高い場合、ファラデーアイソレータでこの問題を解決することは困難です。
通常、偏波保持ファイバを使用しない限り、偏波状態は不安定になります。
ファイバ MOPA のシード レーザーとして利得スイッチ レーザー ダイオードを使用すると有利です。このデバイスは、たとえばレーザー市場のアプリケーションにおいて Q スイッチ レーザーと比較できます。この利点の一部は、出力形式の柔軟性にあります。パルス繰り返し率だけでなく、パルスの長さと形状、そしてもちろんパルス エネルギーも調整できます。
MOFA で考慮すべき問題は飽和パワーであり、これは通常の出力パワーと比較して、大きなモード領域のダブルクラッド ファイバであっても低いです。したがって、シードパワーが比較的低い場合でも、パワー抽出はファイバーレーザーと同じくらい効率的になります。

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