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激光安全和光生物安全的深入對比

2023-05-15 16:29:37
閱讀:

NO1 屬性對比

相干光:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖1)

在時間或空間的任意點上,特別是在垂直于光的傳播方向的平面上的一個區域內,或在空間的一個特定點的所有時間里,光的所有參數都可以預測并相關的光。將同一光源上同一點或極小區域(可視為點光源)發出的一束光分成兩束,讓它們經過不同的傳播路徑后,再使它們相遇,這時這一對由同一光束分出來的光的頻率和振動方向相同,在相遇點的相位差也是恒定的,即為相干光。激光即為典型的相干光。

典型激光光譜如下:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖2)

非相干光:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖3)

非相于光指的是波峰和波谷位置隨機的光波,即不具有固定的相位關系。這種光波的光波長、振幅和相位都是隨機變化的,不會產生干涉現象。例如自然光、照明LED燈光即為典型的非相干光,它們的光波在時間和空間上都是隨機變化的。

典型非相干光譜如下:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖4)

強脈沖光:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖5)

強脈沖光(IPL)是經常被誤解的一種光。因為其應用場景中多是強度較高的情況,所以經常會被誤認為是激光。實際上其是以一種強度很高的光源經過聚焦和濾過后形成的一種寬譜光,其本質是一種非相干的普通光而非激光。IPL的波長多為500~1200nm。IPL是醫療領域應用最為廣泛的光治療技術之一,在皮膚美容領域占有十分重要的地位。IPL廣泛應用于各種損容性皮膚病的治療,尤其是光損傷和光老化相關的皮膚病。

典型強脈沖光譜如下:

激光安全和光生物安全的深入對比(圖6)

小結:

相干光和非相干光的區別對于光學研究和實驗中具有重要的意義。例如,激光具有高度的相干性和單色性,可以產生高度聚焦的光束(即激光的單色性、高亮度、高能量三大特征)。在成像和照明等領域中,非相干光是更加實用的光源,因為它們的光波能夠在各種不同的物質中散射和傳播,從而實現更加準確的成像。

另外,從光的波長及其分布特征出發,經常將光分為紫外光、可見光和紅外光。其命名的由來為可見性和顏色性的差異,一般認為390nm-780nm(由紫到紅)為可見光,比紫色波長更小即為紫外,比紅色波長大即為紅外,都為不可見光。但可見性和顏色性的差異并不是相干和非相干的區別特征,如紅光可能是激光也可能是非相干,同理紫線和紅外線也可能是激光或非相干光,應依據其相干特性來確定安全標準和測試方法,而不是可見性或顏色特性。

NO2 測試標準方法對比

測試標準對比

國家地區

激光

非相干

中國

GB 7247系列

GB/T 20145GB/T 30117系列

(需要注意的是GB/T 20145直接采標CIE S 009而不是IEC 62471

美國

21CFR 1040.10ANSI Z 136系列

21CFR 1040.20

國際

IEC 60825系列

(采標IEC的如ENBSAS不再單獨列出)

IEC 62471系列、IEC 62778CIE S 009IEC 62115

(采標IEC的如ENBSAS不再單獨列出)

注:

1, 如果產品同時具有兩種光,則應兩種光輻射安全標準均需考量。典型如:激光電視、汽車激光大燈、非專業級舞臺激光燈等。

2, 需要注意的是最新版玩具標準中對于光輻射測試方法中,激光直接采用IEC 60825-1,而相干光則有自身的測試方法要求。

測試細節對比

類目

激光

非相干

安全等級

IEC和國標系列標準:1類、1M類、1C類、2類、2M類、3R類、3B類、4類

 

21CFR 1040.10Class I、Class IIa、Class II、Class IIIa、Class IIIb、Class IV

無危害類、1類危害(低危險)、2類危害(中等危險)、3類危害(高危險)

測量參數

特性參數:波長、脈沖寬度、重復頻率、表觀光源對象角。

 

評估參量:激光功率/功率密度、激光能量/能量密度

特性參數:光譜范圍、脈沖寬度、重復頻率

 

評估參量:輻照度、輻亮度

 

評估指標:光化紫外、近紫外、藍光、藍光小光源、視網膜熱危害、視網膜微弱刺激、紅外眼輻射、皮膚熱

評估條件(位置)

測量輻射參數時,依據光源波長、脈沖特性、尺寸特征確定不同測量條件(1/2/3)及,視場光闌尺寸和測量距離,如使用較多的7mm、100mm。

 

各等級輻射限值參數確定時,依據光源波長、脈沖特性、接收角、C1C7T1T2(修正因子和轉效點)。必要將使用修正因子和轉效點計算各等級輻射限值。

普通照明燈在產生500lx照度或200mm處(取大者)。其他所有光源均在200mm處測量。

評估條件

(輻射接收)


輻照度:視場光闌與探測器直徑形成X°全角范圍內進行測量。視場光闌范圍是7mm到500mm,探測器直徑7mm。X依據需要評估的指標類型確定,如使用較多80°。

視場光闌與探測器間的距離應遠大于探測器直徑。

 

輻亮度:使用7mm的入瞳光闌限制輸入后,將入射光成像至探測器,成像系統中探測器直徑d與焦距H之間的關系為d=aeffHaeff為視場弧度,其大小依據需要評估的指標類型,范圍是1.7mrad到100mrad。

注:不管是激光還是非相干光,標準中均具有連續光源和脈沖光源的評估區別。如果光源本身具有脈沖特性,則應按脈沖要求進行測量和評估,而不能所有光源均按連續的規則進行測量和結果判斷。


NO3 總結

激光安全和光生物安全的深入對比(圖7)

由于激光和非相干的本質特征有較大差異,所有在國內和國際上都如上所述制定了不同標準和方法來評估其輻射危害。對于評估光源對象的特征應在使用具體的測試標準方法前予以確定,如不確定其相干特性,則使用前述第一條中的光譜特性進行分析是一種較為實際和有效的方法。

確定相干性后選取合適的標準方法進行測量分析,得到的結果才是準確、客觀的。如果不確定的前提下直接進行測量,得出得結果非但不可靠,測試過程中還可能超過測量儀器損傷閾值,導致儀器損壞(比如使用非相干測量的光譜分析儀直接測量激光,大概率會被損壞。如使用激光輻射計測量非相干光,其輻射結果將被嚴重低估,因為激光測量儀器的響應光譜很窄)。

NO4 關于我們

激光安全和光生物安全的深入對比(圖8)

深圳市中為檢驗技術有限公司多年在光學測量、分析、標準化控制方面進行深入研究,積累了豐富的產品類型和應用場景測試經驗,同時實驗室配備了精密的國際知名品牌光學測試儀器設備,能夠對不同類型的激光和非相干光產品進行準確的分析、測量、評估。

同時實驗室具有中國認可、國際互認CNAS資質和檢驗檢測機構資質認定CMA資質,對測量產品可出具權威檢測報告。對激光和非相干光產品的質量分析、結果證明、上市合規、出口貿易等環節提供優質可靠的檢驗檢測技術服務。

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