MOPA 和 Q 開關光纖激光器
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聯(lián)的激光器結構。在工業(yè)界，MOPA激光器是指由半導體激光種子源和電脈沖驅動的光纖放大器組成的獨特的、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立可調（范圍從2納秒到500納秒），重復頻率可高達兆赫茲。調Q光纖激光器的種子源結構是在光纖振蕩腔中插入損耗調制器，通過周期性調制腔內光損耗，產生具有一定脈沖寬度的納秒級脈沖光輸出。
納秒脈沖激光器被人們熟知應用于金屬打標、焊接、清洗、切割等工業(yè)領域。作為納秒脈沖激光器的兩大實現(xiàn)方式，MOPA結構和調Q結構到底有哪些區(qū)別和優(yōu)勢呢？針對這個經(jīng)常困擾大家的問題，我們將從激光器內部結構、輸出光學參數(shù)以及應用場景等方面進行簡單的分析。
內部結構對比
MOPA光纖激光發(fā)生器與調Q光纖激光發(fā)生器內部結構及原理對比。
MOPA光纖激光器與調Q光纖激光器內部結構的區(qū)別主要在于脈沖種子光信號的產生方式。
MOPA光纖激光器脈沖種子光信號是由電脈沖驅動半導體激光器芯片產生的，即通過驅動電信號來調制輸出光信號，因此具有很強的產生不同脈沖參數(shù)（脈沖寬度、重復頻率、脈沖形狀和功率）的能力。
調Q光纖激光器的脈沖種子光信號通過周期性地增加或減少諧振腔內的光損耗產生脈沖光輸出，結構簡單，具有價格優(yōu)勢，但受調Q器件的影響，脈沖參數(shù)受到限制。
光學參數(shù)比較
MOPA光纖激光器輸出脈沖寬度獨立可調，MOPA光纖激光器脈沖寬度任意可調（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Q光纖激光器輸出脈沖寬度不可調，輸出脈沖寬度一般不變，為80ns~140ns的一個固定值。
MOPA光纖激光器具有更寬的重復頻率范圍，MOPA激光器重復頻率可以達到MHz級的高頻輸出，高重復頻率意味著高加工效率，且MOPA在高重復頻率條件下依然能保持較高的峰值功率特性。由于Q開關工作條件的限制，Q開關光纖激光器輸出頻率范圍較窄，高頻只能達到~100kHz。
應用比較
MOPA與傳統(tǒng)PA在應用上的差異 激光打標機 和Q-Switch激光打標機。
JPT MOPA光纖激光發(fā)生器
Raycus Q 開關光纖激光發(fā)生器
鋁板剝離表面應用
現(xiàn)在電子產品越來越薄，很多手機、平板、電腦都采用了很薄的氧化鋁作為產品的外殼。使用激光Q開關在薄鋁板上打標導電位，容易導致材料變形，背面產生“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間變短，而足夠高的能量可以去除陽極層，所以對于薄鋁板表面剝離陽極的處理，MOPA激光器是比較好的選擇。
陽極氧化鋁的黑色標記應用
利用激光在陽極氧化鋁表面打出黑色的標記、模型和文字，這一應用在近2年逐漸被蘋果、華為、聯(lián)想、三星等電子廠商廣泛使用，用于電子產品外殼上打出黑色的商標、模型等標記。對于這一類的應用，目前只有MOPA激光器可以進行處理。由于具有較寬的脈沖寬度和脈沖頻率調節(jié)范圍，MOPA激光器通過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，通過不同的參數(shù)組合還可以打出不同灰度的標記效果。
電子、半導體、ITO精密加工應用
在電子、半導體、ITO等精密加工中，主要需要用到精細的線條打標，Q開關激光器由于結構原因，不能調節(jié)脈寬參數(shù)，所以線條很難做到精細，而MOPA激光器可以靈活調整脈寬和頻率參數(shù)，不僅可以把線條打得精細，而且還可以解決邊緣不光滑的問題。
除了以上幾種應用案例外，MOPA激光與Q開關激光還有許多不同的應用，下面列舉一些典型的應用示例：
| 應用 | Q 開??關激光打標系統(tǒng) | MOPA激光打標系統(tǒng) |
| 鋁板剝離面 | 易變形、標記粗糙 | 不變形，標記精細 |
| 鋁板黑色標記 | 禁用。 | 通過設置參數(shù)標記不同的黑色。 |
| 金屬深度標記。 | 粗糙標記。 | 精細標記。 |
| 不銹鋼彩色標記。 | 參數(shù)難以設定，且失焦。 | 通過設置參數(shù)標記不同的顏色。 |
| PC、ABS 塑料。 | 用黃色邊緣進行粗糙標記。 | 光滑無黃邊。 |
| 透光漆鍵盤。 | 禁用。 | 容易使其透光。 |
| 電子、半導體元器件、ITO精密加工。 | 更高的脈沖寬度和功率。 | 可調整脈沖以取得最佳光斑，并達到功率平衡。 |
在以上介紹的比較中，我們可以看到MOPA光纖激光打標機可以取代Q開關 光纖激光雕刻機 在許多應用中。在一些更高端的應用中，MOPA光纖激光雕刻機比Q開關光纖激光打標系統(tǒng)更好。
技術參數(shù)對比
MOPA與Q開關激光打標機技術參數(shù)異同
| 型號 | STJ-30F | STJ-30FM |
| 激光功率 | 30W | 30W |
| 激光光源 | Raycus Q開關光纖激光器 | JPT MOPA光纖激光器 |
| 脈沖寬度 | 90-120納秒 | 6-250納秒 |
| 功率可調范圍 | 10-100％ | 0-100％ |
| 脈沖能量 | 1兆焦 | 0.5兆焦耳 |
| M2 | <1.5 | <1.3 |
| 抗高反射 | 沒有 | 可以 |
| 激光束直徑 | 7±1mm | 7±0.5mm |
| 光波長 | 1064nm | |
| 激光調制方式 | 耦合放大 | |
| 標記區(qū)域 | 100 *100mm （200 *200mm 和 300*300mm （可選） | |
| 最快打標速度 | 7000mm /秒 | |
| 打刻深度 | 0.01?0.5mm （根據(jù)材料） | |
| 最小線寬 | 0.01mm | |
| 最小標記字符 | 0.2mm | |
| 冷卻方式 | 空氣冷卻 | |
| 可編程電源 | 220V/ 50赫茲 | |
| 激光指示器 | 紅點指針 | |
| 標記內容 | 文字、圖案、照片 | |
| 操作系統(tǒng) | Windows 7、Windows 8 或 Windows 10 | |
| 激光軟件 | EZCAD 控制軟件 | |
| 支持的圖形格式 | bmp、jpg、gif、tga、png、tif、ai、dxf、dst、plt | |
| 單位功率 | ≤700W | |
了解有關不同光纖激光打標機的更多信息
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| MOPA光纖激光打標機 | Q開關光纖激光打標機 |
結語
總而言之，MOPA光纖激光器相比調Q光纖激光器，激光參數(shù)覆蓋范圍更廣，調節(jié)方式更靈活，應用范圍更全面，在相同功率的情況下，調Q光纖激光器更具有成本優(yōu)勢，因此，這2種激光器結構在納秒脈沖激光加工應用市場呈現(xiàn)互補狀態(tài)。
