主振荡光纤放大器

缩写:MOFA或者MOPFA

定义:包含放大输出功率的光纤放大器的激光系统。

主振荡光纤放大器(MOFA,MOPFA或者光纤MOPA)不同于主振荡功率放大器(MOPA),是指系统中的功率放大器是一个光纤放大器。后者通常是高功率泵浦包层放大器,通产采用掺镱光纤。这种基于光纤的功率放大器的优势在于:

  • 高输出功率,高功率效率
  • 冷却装置比较简单
  • 高光束质量,通常接近衍射极限
  • 增益可以高达几十dB。而许多体放大器,尤其具有很高的平均输出功率时,具有很低的增益。

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图1:单级泵浦纤芯的MOPA示意图。要得到更高的功率,需要添加第二个双包层光纤放大器。种子激光二极管可以工作在脉冲领域。

然而采用光纤也具有一些缺点:

  • 由于存在各种光纤非线性效应,脉冲系统中很难得到很高的峰值功率和脉冲能量。例如,对于光纤装置来说,几个毫焦耳的能量在纳秒脉冲系统就已经很高了,体激光器则可以提供更高的能量。在单频系统中,受激布里渊散射会极大的限制输出功率。
  • 由于其高增益,光纤放大器对背向反射特别敏感。当功率很高时,采用法拉第隔离器很难解决这个问题。
  • 偏振态通常是不稳定的,除非采用保偏光纤。

在光纤MOPA中采用增益开关激光二极管作为种子激光器是很有利的。这一装置可以与调Q激光器相比拟,例如,在激光市场上的应用方面。这一优势部分体现在输出形式上的灵活性:不仅可以调整脉冲重复速率还可以调整脉冲长度和形状,当然还可以调整脉冲能量。

MOFAs中一个需要考虑的一个问题就是饱和功率,即使在一个大模式面积双包层光纤中的饱和功率相对通常的输出功率来说也很低。因此,功率萃取会和光纤激光器一样高效,即使在相对较低的种子功率情况下。

VS

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