激光与眼睛安全

随着我们对激光的使用越来越多,我们倾向于认为它们是司空见惯的,我们开始忘记这些微小的、通常不可见的光源能够对我们的眼睛造成永久性伤害。

有什么危险?

暴露于激光会对眼睛造成严重损害——通常表现为灼伤和对视网膜的直接损害。传统的眼睛安全标准只关注对视网膜的损害,这可能导致永久性伤害和失明。波长从 400 nm 到 1400 nm (1.4 µm) 的激光直接穿过眼睛的晶状体、角膜和眼间液到达视网膜。当激光能量被视网膜吸收时,它会造成永久性损伤,但并不总是立即引起注意。一旦视网膜有足够大的部分受损或直接照射视神经,视力丧失就会变得明显。

人眼图*

激光 VS。其他光源

激光如此危险的原因之一是,与灯泡或太阳不同,它们的光被准直成小光束。对于非激光光源,能量在到达我们的眼睛之前会扩散到一个大区域(除非您直视太阳——我们都被警告不要这样做,因为这也会损害眼睛)。

红外激光特有的另一个危险是它们缺乏能见度。我们可以直接凝视红外激光束而看不到它,因为人眼根本看不到它的波长。我们眨眼和移开视线的本能不会被触发,我们也不会感到不适。由于我们没有避免暴露在红外激光辐射下的自然倾向,我们面临暴露时间过长而造成重大损害的风险。

输入 1400 海里

吸水谱图

波长超过 1400nm 的激光被角膜和晶状体强烈吸收,因此破坏性的能量水平通常不会到达视网膜。在此范围内产生光的激光器,低于某个功率阈值,本质上是“视网膜安全的”。

视网膜安全波长允许在对眼睛造成任何永久性损伤之前进行更高的曝光(更长的曝光时间和/或更高的功率)。角膜和晶状体吸收激光能量,使它们发热。通常,这些较高波长处的损伤(如果有的话)将是角膜。热量以及潜在损坏的数量不仅取决于波长,还取决于功率、光束发散度、光束质量和曝光时间。

与激光引起的视网膜损伤相比,大多数由激光引起的角膜灼伤最终会愈合,尽管它们可能会非常痛苦。

SemiNex 的激光二极管在 1400 到 1700nm 范围内的优势之一是与其他波长范围内的激光相比,它们具有相对的视网膜安全性。

小心是 仍然 必需的

随着我们开发新的激光应用,尤其是用于医疗、皮肤病学和军事领域的应用,人们越来越关注防止角膜和视网膜受损。激光对眼睛影响的长期研究正在进行中,重点是暴露的长期影响。眼睛通常会补偿小盲点,因此损伤很常见,直到很严重才被注意到。

值得注意的是,并非所有超过 1400nm 的波长都对人眼安全。尤其是波长在 3μm 和 10μm 左右的光更容易被角膜吸收。这导致光被角膜的薄外层吸收,而不是分布在整个角膜中,并且在比其他波长低得多的曝光下会导致严重的角膜损伤。

更复杂的安全标准是,即使在相同波长下,脉冲激光器也能产生与非脉冲激光器截然不同的效果。脉冲激光对眼睛的影响尚未完全了解。

底线

由于没有激光对眼睛是完全安全的,因此始终建议格外小心,不要直视激光。操作激光时必须使用安全装置。 1400nm 附近激光的相对安全性导致它们在人类可能或可能接触激光的情况下得到更多使用。军方特别研究了激光曝光并重新设计了他们的大部分设备,以使用 1400 至 1800 纳米范围内的激光;然而,他们也在不断寻求改进士兵的眼镜,以防止激光损伤。由于我们每个人只接受两只眼睛,因此重要的是要记住,当我们使用激光并在激光周围工作时,激光是一种无形的危险。

进一步阅读:

2014 年 5 月发表于 Photonics Spectra 的文章:不断发展的激光安全标准;在系统中嵌入激光以使其成为 1 类产品

RP 光子学百科全书: 眼睛安全激光;还 激光安全 – 包括对激光安全分类的简化描述

Sam 的激光常见问题解答: 激光安全的广泛覆盖

2014 年 4 月物理评论快报的概要: – 激光造成 DNA 级损伤的可能性

*来自美国国立卫生研究院国家眼科研究所的图表,来自维基共享资源

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