由于其物理特性,如良好的光束质量和良好的聚焦性,激光辐射具有高风险的潜在主要是眼睛。为此,使用特殊的光学滤光片作为激光安全眼镜或激光安全窗来保护眼睛。
由于每个激光,根据其活性介质和结构,可以发射至少一个,但在某些情况下,也可以发射几个特定的波长,因此需要滤波器,以适应所讨论的激光源的波长和功率。理想情况下,这些滤光器会尽可能多地传输“正常”光,即可见光,并完全屏蔽激光波长。为什么我们的眼睛需要激光保护?在这篇博客文章中,我们将解释为什么激光安全如此重要。
为什么激光辐射是危险的?
强大的激光器发出的“光”可以浓缩成功率密度(每面积的功率或瓦特/平方厘米),足以蒸发组织、金属或陶瓷。在医疗领域,激光辐射被用来去除纹身或切割人体组织。这些例子显示了一系列需要高功率激光器的应用,因此存在用户意外照明的高潜在风险。

因为眼睛对光更加敏感,所以他们面临的风险也越来越大。事实上,即使在较低的功率输出水平下,仅一瞥直接或反射的激光束就可能造成不可逆的眼部损伤。
物理背景
任何给定激光辐射的波列在时间和空间上都有固定的关系(相干),而且几乎都是相同的波长(单色)。激光束以近乎平行的光束(准直)的形式可以传播很远的距离。所有这些都意味着,影响一个区域(比如眼睛)的能量与辐射源的距离无关。想象一下,有一个激光笔,它的光斑在很远的距离内都保持相同的大小。如果你把一个像灯泡一样的辐射源和一个激光相比较,你会发现几个不同之处。
这种灯泡发出的光的波长非常宽,没有特定的发射方向。灯泡照射到眼睛的能量会随着距离的增加而减少,因为灯泡会向各个方向发出光(见图)。当比较灯泡和激光时,两者都发出1w的光功率,如果我们的眼睛和光源之间有1米的距离,激光照射到眼睛的光量是灯泡照射到的光量的10万倍(假设瞳孔直径为7毫米,即眼睛适应了黑暗)。
激光辐射对眼睛的影响
除了能击中眼睛的光量外,相干激光的高聚焦能力是另一个危险。当灯泡在视网膜上产生大约100 μm的图像时,激光光被缩小到直径只有几微米(~ 10 μm)的点。物理学家会说,灯泡产生非相干光,但由于激光的相干性,击中眼睛的激光功率集中在一个小得多的点上。这种浓度产生的功率密度(每面积的功率或瓦特/平方厘米)可能足够高,以致焦点中的任何组织都将被加热并很快被破坏。由于中央凹(位于视网膜上,负责敏锐视力)的大小也只有几微米,一个人就有可能因一次激光脉冲而失明。

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