MOPAについて

MOPA（Master Oscillator Power Amplifier：マスター発振器電力増幅器）は、シード光源（マスター発振器）を電力増幅段から分離することで出力性能を向上させるレーザーアーキテクチャです。その基本コンセプトは、マスター発振器（MO）で高品質のシードパルス信号を生成し、それを電力増幅器（PA）でエネルギー増幅することで、高出力、高ビーム品質、かつパラメータ制御可能なレーザーパルスを生成することです。このアーキテクチャは、産業プロセス、科学研究、医療用途で広く利用されています。

1.MOPA増幅の主な利点

①柔軟で制御可能なパラメータ:

- 独立して調整可能なパルス幅：

シードパルスのパルス幅は、増幅段とは独立して調整でき、通常は 1 ns ～ 200 ns の範囲です。

- 調整可能な繰り返しレート:

シングルショットから MHz レベルの高周波パルスまで、幅広いパルス繰り返し速度をサポートし、多様な加工ニーズ (高速マーキング、深彫りなど) に対応します。

②ハイビーム品質:
シードソースの低ノイズ特性は増幅後も維持され、精密加工に適した回折限界に近いビーム品質（M² < 1.3）を実現します。

③高いパルスエネルギーと安定性：
多段増幅により、単一パルスエネルギーは最小限のエネルギー変動（< 1%）でミリジュールレベルに到達できるため、高精度の産業用アプリケーションに最適です。

④冷間加工能力:
パルス幅が短い（ナノ秒単位など）ため、材料への熱の影響を最小限に抑えることができ、ガラスやセラミックなどの脆い材料の微細加工が可能になります。

2. マスターオシレーター（MO）：

MOは低出力ながらも精密に制御されたシードパルスを生成します。シード光源は通常、半導体レーザー（LD）またはファイバーレーザーであり、直接変調または外部変調によってパルスを生成します。

3.パワーアンプ（PA）：

PAは、ファイバー増幅器（イッテルビウム添加ファイバー（YDF）など）を用いてシードパルスを多段増幅し、パルスエネルギーと平均出力を大幅に向上させます。増幅器の設計では、高いビーム品質を維持しながら、誘導ブリルアン散乱（SBS）や誘導ラマン散乱（SRS）などの非線形効果を回避する必要があります。

MOPA vs. 従来のQスイッチファイバーレーザー