MOPA 和 Q 開關(guān)光纖激光器

MOPA是Master Oscillator Power Amplifier（主振蕩器功率放大器）的縮寫，MOPA激光器是指激光振蕩器和放大器級(jí)聯(lián)的激光器結(jié)構(gòu)。在工業(yè)界，MOPA激光器是指由半導(dǎo)體激光種子源和電脈沖驅(qū)動(dòng)的光纖放大器組成的獨(dú)特的、更“智能”的納秒脈沖光纖激光器。

它的“智能”主要體現(xiàn)在輸出脈沖寬度可獨(dú)立可調(diào)（范圍從2納秒到500納秒），重復(fù)頻率可高達(dá)兆赫茲。調(diào)Q光纖激光器的種子源結(jié)構(gòu)是在光纖振蕩腔中插入損耗調(diào)制器，通過(guò)周期性調(diào)制腔內(nèi)光損耗，產(chǎn)生具有一定脈沖寬度的納秒級(jí)脈沖光輸出。

納秒脈沖激光器被人們熟知應(yīng)用于金屬打標(biāo)、焊接、清洗、切割等工業(yè)領(lǐng)域。作為納秒脈沖激光器的兩大實(shí)現(xiàn)方式，MOPA結(jié)構(gòu)和調(diào)Q結(jié)構(gòu)到底有哪些區(qū)別和優(yōu)勢(shì)呢？針對(duì)這個(gè)經(jīng)常困擾大家的問(wèn)題，我們將從激光器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、輸出光學(xué)參數(shù)以及應(yīng)用場(chǎng)景等方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)比

MOPA光纖激光發(fā)生器與調(diào)Q光纖激光發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理對(duì)比。

MOPA光纖激光器與調(diào)Q光纖激光器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的區(qū)別主要在于脈沖種子光信號(hào)的產(chǎn)生方式。

MOPA光纖激光器脈沖種子光信號(hào)是由電脈沖驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器芯片產(chǎn)生的，即通過(guò)驅(qū)動(dòng)電信號(hào)來(lái)調(diào)制輸出光信號(hào)，因此具有很強(qiáng)的產(chǎn)生不同脈沖參數(shù)（脈沖寬度、重復(fù)頻率、脈沖形狀和功率）的能力。

調(diào)Q光纖激光器的脈沖種子光信號(hào)通過(guò)周期性地增加或減少諧振腔內(nèi)的光損耗產(chǎn)生脈沖光輸出，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但受調(diào)Q器件的影響，脈沖參數(shù)受到限制。

光學(xué)參數(shù)比較

MOPA光纖激光器輸出脈沖寬度獨(dú)立可調(diào)，MOPA光纖激光器脈沖寬度任意可調(diào)（范圍2ns~500ns），脈沖寬度越窄，熱影響區(qū)越小，可獲得越高的加工精度；調(diào)Q光纖激光器輸出脈沖寬度不可調(diào)，輸出脈沖寬度一般不變，為80ns~140ns的一個(gè)固定值。

MOPA光纖激光器具有更寬的重復(fù)頻率范圍，MOPA激光器重復(fù)頻率可以達(dá)到MHz級(jí)的高頻輸出，高重復(fù)頻率意味著高加工效率，且MOPA在高重復(fù)頻率條件下依然能保持較高的峰值功率特性。由于Q開關(guān)工作條件的限制，Q開關(guān)光纖激光器輸出頻率范圍較窄，高頻只能達(dá)到~100kHz。

應(yīng)用比較

MOPA與傳統(tǒng)PA在應(yīng)用上的差異 激光打標(biāo)機(jī) 和Q-Switch激光打標(biāo)機(jī)。

JPT MOPA光纖激光發(fā)生器

Raycus Q 開關(guān)光纖激光發(fā)生器

鋁板剝離表面應(yīng)用

現(xiàn)在電子產(chǎn)品越來(lái)越薄，很多手機(jī)、平板、電腦都采用了很薄的氧化鋁作為產(chǎn)品的外殼。使用激光Q開關(guān)在薄鋁板上打標(biāo)導(dǎo)電位，容易導(dǎo)致材料變形，背面產(chǎn)生“凸包”，直接影響美觀。MOPA激光器的脈寬參數(shù)越小，可以使材料不易變形，底紋更加細(xì)膩亮白。這是由于MOPA激光器采用的脈寬參數(shù)可以使激光停留在材料上的時(shí)間變短，而足夠高的能量可以去除陽(yáng)極層，所以對(duì)于薄鋁板表面剝離陽(yáng)極的處理，MOPA激光器是比較好的選擇。

陽(yáng)極氧化鋁的黑色標(biāo)記應(yīng)用

利用激光在陽(yáng)極氧化鋁表面打出黑色的標(biāo)記、模型和文字，這一應(yīng)用在近2年逐漸被蘋果、華為、聯(lián)想、三星等電子廠商廣泛使用，用于電子產(chǎn)品外殼上打出黑色的商標(biāo)、模型等標(biāo)記。對(duì)于這一類的應(yīng)用，目前只有MOPA激光器可以進(jìn)行處理。由于具有較寬的脈沖寬度和脈沖頻率調(diào)節(jié)范圍，MOPA激光器通過(guò)較窄的脈沖寬度和較高的頻率參數(shù)可以在材料表面打出黑色的效果，通過(guò)不同的參數(shù)組合還可以打出不同灰度的標(biāo)記效果。

電子、半導(dǎo)體、ITO精密加工應(yīng)用

在電子、半導(dǎo)體、ITO等精密加工中，主要需要用到精細(xì)的線條打標(biāo)，Q開關(guān)激光器由于結(jié)構(gòu)原因，不能調(diào)節(jié)脈寬參數(shù)，所以線條很難做到精細(xì)，而MOPA激光器可以靈活調(diào)整脈寬和頻率參數(shù)，不僅可以把線條打得精細(xì)，而且還可以解決邊緣不光滑的問(wèn)題。

除了以上幾種應(yīng)用案例外，MOPA激光與Q開關(guān)激光還有許多不同的應(yīng)用，下面列舉一些典型的應(yīng)用示例：

在以上介紹的比較中，我們可以看到MOPA光纖激光打標(biāo)機(jī)可以取代Q開關(guān) 光纖激光雕刻機(jī) 在許多應(yīng)用中。在一些更高端的應(yīng)用中，MOPA光纖激光雕刻機(jī)比Q開關(guān)光纖激光打標(biāo)系統(tǒng)更好。

技術(shù)參數(shù)對(duì)比

MOPA與Q開關(guān)激光打標(biāo)機(jī)技術(shù)參數(shù)異同

了解有關(guān)不同光纖激光打標(biāo)機(jī)的更多信息

MOPA光纖激光打標(biāo)機(jī)	Q開關(guān)光纖激光打標(biāo)機(jī)

結(jié)語(yǔ)

總而言之，MOPA光纖激光器相比調(diào)Q光纖激光器，激光參數(shù)覆蓋范圍更廣，調(diào)節(jié)方式更靈活，應(yīng)用范圍更全面，在相同功率的情況下，調(diào)Q光纖激光器更具有成本優(yōu)勢(shì)，因此，這2種激光器結(jié)構(gòu)在納秒脈沖激光加工應(yīng)用市場(chǎng)呈現(xiàn)互補(bǔ)狀態(tài)。