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激光器的光辐射安全

时间：2011-12-31 22:42:16  来源： 打印本文

激光器的光辐射安全

2006/3/9/10:25　　与其他普通光源不同，激光器产生的激光由于其单色性、相干性、准直性以及高能量密度而更能达到能量集中的效果，从而对人体器官（特别是人眼）造成伤害。对于红外谱区的激光，其对人体的伤害主要是热效应，对蓝光及紫光谱区的激光，其伤害主要是光化学效应。因此，当人眼由于不小心直接面对从激光器或者光纤接头处出射的激光时，就可能对眼睛造成伤害。而如果是紫外激光，就可能导致角膜发炎与白内障。对于目前使用的1550nm激光器，其工作在远红外波段，其主要是对角膜及眼球晶体造成伤害。

　　在美国，FDA ( Food and Drug Administration ) 属下的 CDRH ( Center for Devices and Radiological Health ) 负责对激光器产品的相关安全指标进行控制。根据其对人身的潜在危险程度，激光器产品被分成四级，并且规定了详细的测试与管理规范。ANSI (American National Standards Institute)也专门制订了两个标准 ( Z136.1,z136.2 )对其使用进行了规范，其中Z136.1是关于激光器的安全使用的标准，Z136.2是关于以LD与LED作为光源的光纤通信系统的安全使用的标准。在美国以外，IEC ( International Electrotechnical Commission ) 在其825号文献中也对激光器的基本安全问题作了要求，与CDRH基本相似。

　　根据激光器光辐射的不同，CDEH与IEC把激光器与激光器制品分成四级，其分级的依据是可处理辐射极限AEL ( Accessible emission limit)，即AEL是每一级激光器及激光器制品允许的最大辐射。AEL与波长以及在辐射下暴露时间都有关系。

* 第一级：在正常操作情况下，不会产生对人有伤害的光辐射。

* 第二级：其辐射范围在可见光谱区，其AEL值相当于在第一级产品的辐射中暴露0.25秒时的值。该级产品需要附加警告标记，进行安全测试。

* 第三级：分成3a与3b两级。3a级别对于具有对强光正常躲避反应的人来说，不会对裸眼造成伤害，但是对于通过使用透镜仪器进行观察的情况，就会对人眼造成伤害。3b级产品包括在200nm至1000000nm范围内的辐射，如果裸眼直视就会造成意外伤害。对其的管理及控制要比第二级严格。

* 第四级：AEL在第三级以上，不但在直视时会对人眼造成伤害，在其他情况下也会造成以外伤害。不但对眼睛，也可能伤及皮肤，甚至引起火灾。对该类产品要进行严格的管理及控制。

　　根据CDRH标准，对于使用1550nm激光器以及单模光纤的光纤通信系统，第一级产品的输出功率应在8.5mW以下，大于500mW就是第四级。根据IEC标准，对于使用1550nm激光器以及单模光纤的光纤通信系统，第一级产品的输出功率应在10mW以下，小于50mW是3级，大于500mW就是第四级。

　　在光通信系统中引入光纤放大器之后，由于光纤放大器的输出功率大于一般的半导体激光器，作为激光器产品的一种，其使用的辐射安全性也受到大家的关注。国际电联（ITU-T）在制定光通信系统，特别是使用光纤放大器的系统（如波分复用）的标准时，也考虑到了激光器的安全使用问题，在一些建议如G.691、G.692、G.664、G.957等中，都引入了IEC825的相关定义与说明。

　　同时，我们注意到，系统的光安全级别与系统中的器件的安全级别是不一样的。一个设计良好的系统可以很好的避免其器件引起的意外伤害，而一个设计不周的系统可能会使器件对人身的伤害变得更严重。

　　因此，国际电联在光通信系统中考虑安全性时除了引用IEC和CDRH相关标准对器件进行相应规范外，更从系统级别对安全性进行了考虑，提出了ALS、APR、APSD等概念。