雷射模組工程
【雷射模組系列】二極體雷射模組、紅外線雷射模組、線雷射模組、雷射線產生器、十字線雷射模組
本篇雷射模組指南將為您介紹IADIY完整的雷射模組產品線，包括RGB二極體雷射模組、紅外線雷射模組、線雷射模組，以及可依需求客製化的二極體雷射模組，方便您依照雷射模組特性列表快速搜尋與比較。您可以展開下方雷射模組導覽手風琴選單，逐一檢視雷射模組清單及相關的雷射二極體模組介紹與說明。
除了標準雷射二極體模組類型外，我們還提供多種不同波長與功率選項的二極體雷射模組。我們同時支援依您需求打造的客製化雷射模組，歡迎將您的規格需求寄送給我們，或於下方留言告訴我們，我們將盡快回覆您！
歡迎造訪我們的雷射模組線上商店： https://www.iadiy.com/laser-module
IADIY 提供標準雷射模組，方便您在我們的線上商店快速下單購買樣品或小量訂購。
我們同時也提供並歡迎依任何規格需求打造的客製化雷射模組訂單。如果您找不到符合您應用需求的雷射模組，請將您的詢問信件寄至 sales@iadiy.com ，並簡要說明您的需求或應用情境。我們將於極短時間內回覆您（通常在兩個工作天內）。
雷射模組介紹
市面上的雷射模組主要分為兩大類：雷射二極體模組（laser diode module）與DPSS雷射模組（固態雷射模組）。
我們所稱的「二極體雷射模組」或「雷射二極體模組」，是指一種可直接連接電源的裝置，其核心元件為雷射二極體。
一個「雷射二極體模組」通常由雷射二極體、驅動電路板、光學鏡片（雷射準直鏡片、雷射線產生器，或用於產生雷射圖案的DOE繞射光學元件）以及機構零件所組成。在高功率雷射模組中，還會額外配置TEC（熱電致冷器）用於散熱。由於雷射二極體發出的雷射光具有較大的發散角，因此多數應用都需要透過準直鏡片將發散的雷射光聚焦成平行雷射光束，這個過程稱為「雷射準直」。若應用情境需要非準直的雷射光束，IADIY也能設計其他光學元件，於準直光束後方加裝，以達成所需的雷射圖案。
相較於單一雷射二極體，完整雷射二極體模組的另一項優勢，在於配置了專屬的雷射二極體驅動電路。雷射二極體屬於容易損壞的元件，需要搭配適當的工作電壓與電流供應，才能達到穩定的輸出功率，尤其在需要符合眼睛安全認證的應用中更是如此。
另一大類雷射模組則採用DPSS（二極體激發固態雷射）技術。這類DPSS雷射模組多應用於高功率場合，或用於產生特定波長的雷射光。
雷射二極體模組結構
－雷射二極體
－光學鏡片
－雷射驅動電路
－光學與機構特性
常見的DPSS雷射模組
波長介於400nm至700nm之間的電磁輻射，是人眼可感知的可見光範圍。雷射通常具有非常窄的波長頻譜；雷射二極體僅會依其所使用的半導體材料，發出特定波長的雷射光。而DPSS雷射模組則是利用晶體，將雷射二極體原本的波長轉換為另一種不同的波長。
目前最常見的固態雷射，是波長532nm的DPSS綠光雷射模組。波長808nm的紅外線雷射二極體，會將光注入摻雜釹（neodymium）的晶體中，藉由釹離子的特性，輸出波長1064nm的雷射光。接著，此光頻率會透過非線性光學過程，經由KTP晶體「倍頻」，產生波長532nm的綠光（頻率倍增時，對應波長則減半）。綠光DPSS雷射的效率通常約為20%（部分雷射可達35%效率）。舉例來說，使用2.5W雷射二極體的綠光DPSS雷射模組，其532nm雷射光輸出功率約為500至900mW。
藍光DPSS雷射的原理相似，差異在於808nm的雷射光會被釹晶體轉換為946nm的光（透過選用釹的不同特性），再經由另一種晶體（硼酸鋇或三硼酸鋰晶體）倍頻至473nm。由於這些晶體材料的增益較低，藍光DPSS雷射的效率僅約3%至5%，整體輸出功率也相對較低。
黃光DPSS雷射的產生過程則更為複雜：808nm的二極體會產生1,064nm與1,342nm的雷射光，再將兩者合併轉換成593.5nm的黃光。由於製程複雜，黃光DPSS雷射的效率更低（約僅1%），成本也相對較高。另一種產生黃光雷射的方法，是結合1,064nm與1,319nm的雷射光，加總後產生589nm的光，此製程效率較高，約為3%。
1. 雷射二極體
－雷射二極體的主要特性包括：波長、輸出功率、工作溫度。
我們的雷射二極體產品清單請參考
https://www.iadiy.com/custom-laser-module
；雷射二極體的其他特性，例如發散角、模態及其他細節，請參考雷射二極體介紹說明。我們可提供多種波長的二極體雷射模組，包括405nm、450nm藍光雷射模組、520nm綠光雷射模組、635nm、650nm紅光雷射模組，乃至於1550nm紅外線雷射模組，且雷射模組的驅動功率可等於或小於其對應雷射二極體的工作功率（依相關雷射二極體規格書所載為準）。
2. 光學鏡片：準直鏡片＋其他功能鏡片（雷射線產生器、雷射圖案產生器，或特殊功能光學元件）
在開始任何雷射模組生產前，我們需要先確認以下基本光學規格：
－雷射光束準直的主要特性：發散角、雷射光點大小。
－雷射圖案的選擇：雷射光點、雷射線、雷射十字線，或透過DOE（繞射光學元件）達成的任何雷射圖案。
雷射準直鏡片：達成雷射準直光束的關鍵
雷射二極體所發出的雷射光通常是發散的，而多數應用都需要將雷射光轉換為直線光束，此時就需要準直鏡片，將發散的雷射光聚焦成極小發散角的光束，這個過程稱為「雷射準直」。雷射光束的發散角、光點大小，甚至雷射線寬度或DOE雷射圖案的清晰度，都取決於雷射準直的效果，因此準直鏡片是達成準直光束需求的關鍵元件。有關準直鏡片的選擇，歡迎參考我們的 光學鏡片商店。
線雷射模組／雷射線產生器／十字線雷射模組特性
線雷射模組會投射出具有一定張角的雷射線圖案，雷射線的長度取決於張角與投射距離，距離越遠、張角越大，雷射線就越長。IADIY標準線雷射模組提供40°、60°、90°、110°等標準張角可供選擇。標準線雷射模組系列僅接受不同張角的客製，不提供其他特殊修改。在實際應用中，多數客戶會要求特定的雷射線寬度、雷射線中心精準度、雷射線直線精準度，以及雷射線功率均勻度。精準度要求越高，線雷射模組校準所需的時間也越長；尤其若對雷射功率均勻度有較高要求，則需考慮採用不同等級的雷射線產生器鏡片。若您有此類需求，歡迎參考我們的高階線雷射模組產品線，並將您的應用情境與詳細需求告訴我們，我們將協助您以最具成本效益的方式，調整線雷射模組以符合您的應用需求。
－線雷射模組的主要特性包括：雷射線張角或長度、雷射線寬度、工作距離下的雷射線直線度（彎曲度）精準度、雷射線功率均勻度範圍，以及瞄準軸（中心、傾斜、旋轉）相關要求。
針對紅外線線雷射模組，IADIY特別設計了適用於紅外線偵測應用（例如機器人、手勢辨識、動作偵測）的雷射線產生器DOE，具備更佳的功率均勻度與高品質生產特性。IADIY的規模化雷射模組產能，能為您提供最具成本效益的紅外線線雷射模組。
※ 針對線雷射模組，包括雷射線寬度、雷射線張角、雷射線均勻度、十字線中心，以及機構需求或原廠標記等規格，皆可另行客製調整。我們標準線雷射模組的直徑規格為9mm，但所有尺寸皆可依您的需求調整。
雷射圖案產生器（DOE雷射圖案）
您可以在我們的DOE專屬頁面中，查看部分可提供的特定DOE雷射圖案，或聯繫 sales@iadiy.com 洽詢。
※ 光點大小：雷射光點大小與投射距離直接相關。若您能確定雷射的工作距離，我們將依此調整光學準直鏡片的焦距，以符合您的應用需求。IADIY可協助您計算相關參數，並提供可能的結果供您進一步評估。
※ IADIY具備光學設計能力，可依您的需求設計並開發新的光學元件，例如雷射準直鏡片、繞射光學元件（DOE）等。如有任何問題，歡迎隨時與我們聯繫。
3. 雷射驅動電路
雷射模組的驅動電路可分為APC（自動功率控制）或ACC（自動電流控制）兩種類型。採用APC驅動的雷射模組，會自動調整輸入電流以維持穩定的光學輸出功率；而採用ACC驅動的雷射模組，則會維持固定的輸入電流，但輸出功率可能會因溫度變化而有一定比例的波動。
除了CW模式（連續波模式）之外，我們的雷射模組也可依需求設計為支援TTL調變輸入，可固定運作於特定頻率（Hz）或特定工作週期，亦可透過外部PWM訊號進行切換控制。多數應用最關注的重點在於雷射功率是否符合眼睛安全規範，或是否適用於雷射感測應用，因此需考量維持穩定的輸出功率，或依應用需求調整功率。此類應用我們通常建議採用APC驅動電路，或加裝外部光電二極體以監控功率作為控制依據。由於雷射二極體的發光效率會隨溫度、環境與使用壽命而變化，您需要監控實際輸出功率，才能依需求維持功率穩定；驅動電流僅能作為參考，並不完全等同於雷射的實際輸出功率。
－雷射驅動電路的主要特性包括：工作電壓範圍、CW或脈衝調變模式（TTL／PWM訊號控制頻率範圍）、驅動電流需求、APC或ACC模式，以及雷射模組安全或電路保護相關需求。
雷射輸出功率
雷射輸出功率可透過功率計進行量測。雷射可運作於CW模式（連續模式）或脈衝模式；脈衝功率可依平均功率或每個脈衝的峰值功率來計算。雷射平均功率範圍相當廣泛，從雷射筆等消費性產品的小於1mW，到雷射切割應用或雷射武器系統等可達數千瓦的高功率應用皆有。
在雷射應用中，功率控制是相當重要的特性，這也是雷射模組通常需要專屬驅動電路的原因。此外，雷射二極體的輸出功率也容易受環境溫度影響。針對功率小於5mW的應用及眼睛安全認證需求，我們通常會透過APC自動功率控制方式來調節雷射模組。此類電路需要一顆光電二極體來量測雷射輸出功率，並將訊號回饋給驅動電路以調整電流，藉此達成穩定的輸出功率範圍。搭配光電二極體回饋機制，脈衝調變應用同樣能維持穩定的平均輸出功率。
另一種雷射驅動方式則採用ACC自動電流控制，多應用於功率較高（大於10mW）、且能容許較大功率波動的雷射模組應用，但此方式通常不適用於眼睛安全認證需求。
IADIY同時提供可變輸出功率的雷射模組，可透過數位調變或類比調變方式控制。我們也能依您的需求提供客製化設計，歡迎隨時與我們聯繫： sales@iadiy.com
4. 光學與機構特性
雷射模組的外殼可依需求設計成多種形狀，並使用不同材質製作，其表面也能依不同工作環境進行處理，例如以陽極處理達成電氣絕緣等。雷射模組外殼設計上的差異，有助於達成不同的工作溫度需求，並作為散熱結構為內部元件提供最佳保護。此外，部分光學特性是透過機構結構進行設計與對位，例如焦距、瞄準軸（同軸精準度）等，而雷射線相關特性也會增加機構尺寸與設計複雜度。
－機構需求的主要特性包括：尺寸需求，以及雷射模組的瞄準軸（同軸角度）精準度。
雷射安全
自1964年第一台雷射問世以來，人們便清楚意識到這種光源不僅具備完成任務所需的能量，若操作不當，也可能帶來相當程度的危險。雷射安全規範因此制定，供一般消費者參考，其功率標準通常是以可見光、連續波雷射為基準所訂定。目前雷射依安全等級可分為Class 1、Class 1M、Class 2、Class 2M、Class 3R（3A）、Class 3B、Class 4等類別；針對脈衝雷射及不可見波長，則可能適用其他功率限制標準。在美國，Class 1至Class 3R（3A）的雷射被視為對消費者安全；而歐盟則要求消費性雷射產品須符合Class 1、Class 2、Class 1M、Class 2M等級。建議操作Class 3B與Class 4雷射的人員，配戴能吸收特定波長光線的專用護目鏡以保護眼睛。
以下列出IEC 60825-1標準所規範的雷射分類系統之主要特性與要求，以及典型所需的警示標籤。此外，Class 2以上等級的雷射，皆須標示如圖所示的三角形警示標籤，並依特定情況額外標示雷射發射、雷射孔徑、皮膚危害及不可見波長等相關標籤。
身為專業雷射模組製造商，IADIY標準雷射模組皆符合眼睛安全相關要求，並協助客戶取得雷射產品的相關安全認證。您可以參考更多關於 雷射安全 的詳細資訊。
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