Классификация лазеров и их характеристики: Виды лазеров: 4 метода классификации

Виды лазеров: 4 метода классификации

Лазер известен как одно из четырех великих изобретений 20-го века, лазерный луч – это не свет, существующий в природе, а свет, изобретенный человеком на основе квантовой теории. От естественного света лазер отличают характеристики и процесс его генерации.

Лазер называют “самым быстрым ножом, самым ярким светом и самой точной линейкой”:

По сравнению с естественным светом лазер обладает такими характеристиками, как высокая интенсивность, хорошая монохроматичность, хорошая когерентность и хорошая направленность.

Лазер – это продукт атомного стимулированного излучения:

Возбужденный энергией источника накачки, атом может перейти в высокоэнергетическое состояние. В это время, если он столкнется с внешним фотоном с определенной частотой, он испустит идентичный фотон. Эти два фотона заставят больше атомов перейти и выпустить такой же фотон. Этот процесс называется стимулированным излучением, а генерируемый свет – “лазерным”.

Частота, фаза, направление распространения и состояние поляризации фотонов, испускаемых стимулированным излучением, и посторонних фотонов абсолютно одинаковы, поэтому лазер имеет характеристики высокой интенсивности, хорошей монохроматичности, хорошей когерентности и хорошей направленности.

Схематическая диаграмма перехода на атомный энергетический уровень

Схематическая диаграмма процесса стимулированного излучения

Особенности лазеов:

• Хорошая направленность;
• Хорошая монохроматичность;
• Высокая мощность;
• Высокая когерентность.

История создания лазерного оборудования

• Эйнштейн впервые предложил идею стимулированного излучения в 1917 году;
• В 1960 году появился первый в мире рубиновый твердотельный лазер;
• Коммерческое использование началось в 1970-х годах и сейчас находится на стадии бурного развития:
• После изучения механизма взаимодействия лазерного луча с материей, область применения лазера также расширяется.
  После 1990-х годов промышленное применение перешло в стадию высокоскоростного развития.
  

История развития лазерных технологий

Два вида применения лазера

Характеристики высокой интенсивности, хорошей монохроматичности, хорошей когерентности и хорошей направленности определяют два сценария применения лазера:

Энергетический лазер

Лазер обладает выдающимся преимуществами – высокой плотностью энергии, что находит важное применение в обработке материалов, производстве оружия, медицине и других областях.

Информационный лазер

Лазер обладает хорошей монохроматичностью и направленностью. Он подходит для передачи информации (оптическая связь) и измерения расстояния (оптическое измерение). По сравнению с традиционной электрической связью, оптическая связь имеет такие преимущества, как большая емкость, большое расстояние, хорошая конфиденциальность и легкий вес.

Оборудование для лазерной обработки

Лазерная обработка является представителем технологии точной обработки. Основной движущей силой роста является замещение традиционных методов обработки:

По сравнению с другими станками, лазерные станки имеют такие преимущества как высокая эффективность, высокая точность, низкое потребление энергии, малая деформация материала, большой ряд обрабатываемых материалов и простота управления.

Эти преимущества тесно связаны с двумя характеристиками бесконтактной обработки и высокой плотностью энергии лазерной обработки:

Бесконтактная обработка

Работа лазера полностью завершается за счет тепла, выделяемого при взаимодействии лазера с материалом.

Во время всего процесса нет контакта между обрабатывающим инструментом и материалом, поэтому обрабатываемый материал не подвергается силовому воздействию, а остаточное напряжение относительно невелико.

Поскольку диаметр луча можно контролировать до очень малого, точность также высока;

Высокая плотность энергии

Плотность мощности лазерной обработки может достигать более 107 Вт/см, в тысячи и даже десятки тысяч раз превышая плотность мощности пламени, дуги и других методов обработки. ;

Более высокая плотность мощности означает, что лазер может обрабатывать очень маленькую область на объекте обработки, не затрагивая материалы вокруг микрообласти, поэтому точность обработки и эффективность обработки выше.

Многоточечные преимущества

• Высокая эффективность;
• Высокоточный;
• Низкое потребление энергии;
• Малая деформация;
• Легко контролировать.

Лазер: основной блок лазерного оборудования

Лазер – это компонент, используемый для генерации лазерного луча и основной компонент лазерного оборудования:

• Стоимость лазера составляет 20% – 40% от общей стоимости полного комплекта оборудования для лазерной обработки, или даже выше;
• В лазере происходит накачка, стимулированное излучение и другие процессы;
• Типичный лазер состоит из рабочего материала лазера (энергия излучения), источника накачки (энергии подъема), оптического резонатора (распространяющая энергия) и т.д.

Основная структурная схема лазера

Типы лазеров

Существует множество методов классификации лазеров, среди которых наиболее часто используются четыре наиболее часто используемые:

По рабочему веществу:

По рабочему веществу лазеры можно разделить на газовые, твердотельные, жидкостные (на красителях), полупроводниковые, эксимерные и т. д;

Газовый лазер

Принимая газ в качестве рабочего материала, распространенными являются CO2 лазер , He-Ne лазер, аргонионный лазер, He-Cd лазер, лазер на парах меди, различные эксимерные лазеры и др. лазер, He-Cd лазер, лазер на парах меди, различные эксимерные лазеры и т.д., особенно CO2 лазер наиболее часто используется в промышленности.

CO2 лазер

Твердотельные лазеры

Ионы металлов, способные производить стимулированное излучение, легируются в кристалл и используются в качестве рабочих материалов. Обычно используемые кристаллы включают рубин, корунд, алюминиевый гранат (широко известный как YAG), тунгстат кальция, фторид кальция, алюминат иттрия и бериллат лантана, среди которых YAG является наиболее распространенным кристаллом в настоящее время.

Твердотельный лазер

Лазер на красителях

В качестве рабочего вещества используется раствор, образующийся при растворении некоторых органических красителей в жидкостях, таких как этанол, метанол или вода.

Полупроводниковые лазеры

Также известны как лазерные диоды, в качестве рабочего вещества используются полупроводниковые материалы, такие как арсенид галлия (GaAs), сульфид кадмия (CDS), фосфид индия (INP), сульфид цинка (ZnS) и т.д.

Полупроводниковые лазеры

Оптоволоконный лазер:

В качестве рабочего материала используется стекловолокно, легированное редкоземельными элементами. Волоконный лазер – это лазер, использующий волокно в качестве рабочей среды.

Волоконный лазер

Волоконный лазер имеет отличные характеристики и известен как лазер третьего поколения:

1. Поскольку волокно имеет характеристики малого объема, намотки, низкого отношения площади к объему и высокой скорости фотоэлектрического преобразования, волоконный лазер имеет преимущества миниатюризации и интенсификации, хорошего рассеивания тепла и высокой скорости фотоэлектрического преобразования;
2. В то же время, лазерный выход волоконного лазера может быть получен непосредственно из волокна, поэтому волоконный лазер имеет высокую технологичность и может адаптироваться к применению обработки в любом пространстве;
3. По структуре, волоконный лазер не имеет оптической линзы в резонансной полости, поэтому он обладает такими преимуществами, как отсутствие регулировки, отсутствие технического обслуживания и высокая стабильность.
4. Кроме того, качество луча волоконного лазера также превосходно.

Типы лазеров	Стандартный тип	Длина лазерной волны	Максимальная выходная мощность	Эффективность преобразования энергии	Особенности
Газовый лазер	CO2 лазер	Около 10.6um инфракрасного излучения	1-20 кВт	8%～10%	Хорошая монохроматичность и высокая эффективность преобразования энергии
Жидкостный лазер	6G лазер на красителях	УФ к ИК	–	5%～20%	Длина волны на выходе плавно регулируется, мощность преобразования энергии высокая, низкая стоимость
Твердотельные лазеры	YAG/рубиновый лазер	От видимого до ближнего инфракрасного диапазона	0,5-5 кВт	0.5%～1%	Низкая выходная мощность, низкий коэффициент преобразования энергии и хорошая монохроматичность.
Полупроводниковые лазеры	Диодный лазер GaAs	100 nm―1.65 um	0,5-20 кВт, двухмерный массив может достигать 350 кВт	20% – 40%, лабораторные 70%	Высокая мощность преобразования энергии, малый объем, легкий вес, простая структура, длительный срок службы и слабая монохроматичность.
Волоконный лазер	Импульсный/Постоянный волоконный лазер	1.46 um―1.65 um	0.5-20 кВт	30%-40%	Миниатюризация, интенсификация, высокая эффективность преобразования, высокий выход энергии, высокое качество луча, отсутствие оптической коллимации и меньшее техническое обслуживание.

Форма выходного сигнала энергии (рабочий режим):

По форме выходного сигнала лазеры можно разделить на непрерывный, импульсный и квазинепрерывный. Импульсный лазер можно дополнительно разделить на миллисекундный лазер, микросекундный лазер, наносекундный механизм, пикосекундный лазер, фемтосекундный лазер, аттосекундный лазер и т. д.;

Непрервные лазеры

Непрерывно выдают стабильную форму волны энергии в течение рабочего времени, с высокой мощностью, и могут обрабатывать материалы с большим объемом и высокой температурой плавления, такие как металлические пластины;

Импульсный лазер

По ширине импульса импульсные лазеры могут быть далее разделены на миллисекундные лазеры, микросекундные лазеры, наносекундные механизмы, пикосекундные лазеры, фемтосекундные лазеры и аттосекундные лазеры;

Фемтосекундные и аттосекундные лазеры называются сверхбыстрыми лазерами.

Мощность импульсного лазера намного ниже, чем у непрерывного лазера, но точность обработки выше, чем у непрерывного лазера. Как правило, чем меньше ширина импульса, тем выше точность обработки;

Квази-КВ лазер

Помимо непрерывного лазера и импульсного лазера, высокоэнергетический лазер может быть выведен многократно в течение определенного периода.

Способ классификации	Категория лазера	Особенности
Классификация по режиму работы	Непрерывный лазер	Возбуждение рабочего материала и соответствующий лазерный выход может осуществляться непрерывно в большом диапазоне времени
	Импульсивный лазер	Он относится к лазеру с длительностью одного лазерного импульса менее 0,25 секунды и работает только один раз с определенным интервалом. Он имеет большую выходную пиковую мощность и подходит для лазерной маркировки, резки и ранжирования.
Классификация по длительности импульса	Миллисекундный лазер (MS)	10-3S
	Микросекундный лазер (US)	10-6S
	Наносекундный лазер (NS)	10-9S
	Пикосекундный лазер (PS)	10-12S
	Фемтосекундный лазер (FS)	10-15S

Выходная длина волны (цвет):

По длине выходной волны лазеры можно разделить на рентгеновские, ультрафиолетовые, инфракрасные, видимые и т.д;

Мощность:

Можно разделить на лазеры низкой мощности 100 Вт, лазеры средней мощности 100-1500 Вт и лазеры высокой мощности больше 1500 Вт.

Классификация лазеров

Основные характеристики лазерного излучения. Классификация лазеров

Похожие презентации:

Лазеры. Лазерное излучение и его основные параметры. Лазерная медицина

Принцип работы лазера и основные свойства лазерного излучения

Принцип работы лазера и основные свойства лазерного излучения. Лидары

Измерения параметров и характеристик лазерного излучения

Лазер. Принцип действия лазера. Лазерное излучение

Измерение параметров лазерного излучения

Вынужденное излучение, устройство и принцип действия лазера, свойства и применение лазерного излучения, типы лазеров

Лазеры. Свойства лазерного излучения. Виды лазеров

Характеристики излучения лазеров

Лазеры. Лазерное излучение

1. Основные характеристики лазерного излучения Классификация лазеров

Длина волны
Одной из характеристик лазеров является длина волны
излучения.
Диапазон длин волн простирается от рентгеновского до
дальнего инфракрасного.
Наиболее широкий диапазон у газовых лазеров.
Энергия и мощность
Лазеры, которые излучают непрерывно, имеют мощность
излучения от 1 мВт до 100 Вт. Например, гелий-неоновые
лазеры имеют милливаттную мощность, а CO2 лазеры имеют
мощность порядка 100 Вт.
Для импульсных лазеров важной характеристикой является
энергия в импульсе и наибольшей величины достигает у
твердотельных лазеров – порядка 1000 Дж.
Для импульсных лазеров, когда энергия излучается за
короткие времена, пиковая мощность может достигать
огромных значений. К примеру, если энергия в импульсе
достигает 1000 Дж, а длительность импульса 10-9 с, то
мощность достигнет 1012 Вт.
Еще одной энергетической характеристикой является плотность
мощности (интенсивность) – энергия, выделяемая в единицу
времени на единице поверхности:
P
W
S t
На практике можно достичь огромной плотности мощности за
счет коротких импульсов и фокусировки.
Пример: если на металл приходится интенсивность излучения
105 Вт/см2, то начинается плавление металла, при интенсивности
107 Вт/см2 происходит кипение металла, а при 109 Вт/см2
вещество металла превращается в плазму.
Расходимость
Еще одной важной характеристикой лазера является
расходимость лазерного луча.
Наиболее узкий луч имеют газовые лазеры, так как в них
можно использовать достаточно длинные оптические
резонаторы (длиной 1 метр и более).
Хуже всего с этим обстоит у полупроводниковых лазеров,
которые имеют лепестковый раскрой излучения: в одной
плоскости около одного градуса, в другой – около 10÷15
угловых градусов.
Монохроматичность
Следующей важной характеристикой лазера является
монохроматичность. Она определяется соотношением
где Δν — спектральная ширина излучения лазера, ν0 —
центральная частота.
У газовых лазеров монохроматичность достигает 10-10.
Твердотельные и особенно полупроводниковые лазеры имеют в
своем излучении значительный диапазон частот, то есть не
отличаются высокой монохроматичностью.
Монохроматичность особенно важна для лазерных измерений,
связи, навигации, лазерной химии, медицины и т.д.
В отдельных лабораториях достигнуты значения
монохроматичности ~ 10-14.


7. Когерентность

Когерентность лазерного излучения означает, что колебания
электромагнитного поля имеют постоянный во времени сдвиг
фазы для двух произвольных точек пучка. Кроме того, это
означает также неизменность формы волнового фронта.
Выделяют временную и пространственную когерентность.
Временная когерентность определяет монохроматичность
излучения, пространственная когерентность определяет
направленность излучения.
Однако в реальных условиях фаза и частота колебаний не
остаются строго постоянными, т.е. степень когерентности k ≠ 1.


8. Поляризация излучения

Вынужденное излучение всегда имеет то же состояние
поляризации, что и стимулирующее.
Однако даже теоретически время когерентности ~ 10-12 с,
поэтому только сверхкороткие импульсы поляризованы также,
как вынуждающий квант (т.е. все одинаково).
Во всех остальных случаях поляризация лазерного излучения
определяется свойствами активной среды и резонатора.


9. Длительность импульса

Для импульсных лазеров
важнейшей характеристикой
является длительность импульса.
На рисунках представлены
различные формы импульсов и
методы определения
длительности.


11. КПД лазера

Очень важной характеристикой лазеров является
коэффициент полезного действия – отношение полезной
энергии лазерного излучения к затраченной энергии
источника питания.
У твердотельных лазеров КПД достигает от 1 до 3,5%.
У газовых лазеров – от 1 до 15%.
У полупроводниковых лазеров – до 60%.
Классификация лазеров
В современной литературе нет однозначных и четких
критериев по классификации лазеров.
Ниже мы рассмотрим самые популярные в народе
классификации.
Усилители и генераторы
Принято различать два типа лазеров: усилители и генераторы.
С генератором дело обстоит как с обычным лазером.
На выходе усилителя появляется лазерное излучение, когда на
его вход поступает относительно слабое лазерное излучение на
нужной нам частоте. В итоге происходит лавинообразное
усиление.


14. Классификация по активному элементу

Второй подход к классификации лазеров связан с активным
веществом.
С этой точки зрения лазеры бывают:
газовыми,
твердотельными,
жидкостными,
лазеры на свободных электронах.
Классификация по способу накачки
Третий подход к классификации связан со способом накачки:
накачка за счет оптического излучения,
накачка потоком электронов,
накачка солнечной энергией,
накачка за счет энергии взрывающихся проволочек,
накачка химической энергией,
накачка с помощью ядерного излучения.
Классификация по мощности
Еще один вид классификации связан с выходной мощностю:
Лазеры, у которых средняя мощность более 106 Вт,
называют высокомощными.
При мощности в диапазоне 105…103 Вт имеем лазеры
средней мощности.
Если же мощность менее 10-3 Вт, то говорят о
маломощных лазерах.
Газовые лазеры
В газовых лазерах активным веществом является смесь газов
или пары.
Инверсия населенностей создается за счет возбуждения атомов и
молекул при их соударении со свободными быстрыми
электронами, образующимися в электрическом разряде.
Газовая среда облегчает получение непрерывного излучения, так
как для возбуждения вещества требуется меньше энергии.
Давление в газоразрядных лазерах выбирается в пределах от
сотых долей до нескольких мм рт.ст.
При меньших давлениях электроны, ускоренные
электрическим полем, очень редко сталкиваются с атомами.
При этом ионизация и возбуждение атомов происходят
недостаточно интенсивно.
При больших давлениях эти столкновения становятся,
наоборот, слишком частыми. Из-за этого электроны не
успевают достаточно ускориться в электрическом поле и
приобрести энергию, необходимую для ионизации и
возбуждения атомов, т.е. столкновения становятся мало
эффективными.
Различные схемы газовых лазеров.
Расположение выходных окон под углом Брюстера позволяет
минимизировать потери энергии излучения при многократном
прохождении света между зеркалами резонатора.
Чудовищные газовые лазеры в научных лабораториях
Гламурные коммерческие газовые лазеры


22. Основные достоинства газовых лазеров

Высокая оптическая однородность газовых сред, что
приводит к малой расходимости.

Малая плотность газовых сред, что приводит к высокой
монохроматичности.
Высокая мощность.
Непрерывный и импульсный режимы.
Высокий КПД.
Высокая интенсивность, что важно в технологиях обработки
материалов.


English     Русский Правила

типов лазеров и классификация | Охрана окружающей среды и безопасность

Типы лазеров

---

Существует множество типов лазеров, доступных для исследовательских, медицинских, промышленных и коммерческих целей. Лазеры часто описывают по типу используемой ими лазерной среды — твердотельные, газовые, эксимерные, на красителе или полупроводники.

Твердотельные лазеры имеют лазерный материал, распределенный в твердой матрице, например лазеры на рубине или неодим-YAG (иттрий-алюминиевый гранат). Неодимовый лазер YAG излучает инфракрасный свет с длиной волны 1,064 микрометра.

Газовые лазеры (гелий и гелий-неон, гелий-неон, являются наиболее распространенными газовыми лазерами) имеют первичный выход видимого красного света. Лазеры CO

2 излучают энергию в дальнем инфракрасном диапазоне, 10,6 мкм, и используются для резки твердых материалов.

В эксимерных лазерах (название происходит от терминов возбужденных и димеров ) используются реактивные газы, такие как хлор и фтор, смешанные с инертными газами, такими как аргон, криптон или ксенон. При электрической стимуляции образуется псевдомолекула или димер, а при воздействии лазером излучается свет в ультрафиолетовом диапазоне.

Лазеры на красителе используют сложные органические красители, такие как родамин 6G, в жидком растворе или суспензии в качестве лазерной среды. Они настраиваются в широком диапазоне длин волн.

Лазеры Semiconductor , иногда называемые диодными лазерами, не являются твердотельными лазерами. Эти электронные устройства, как правило, очень маленькие и потребляют мало энергии. Они могут быть встроены в более крупные массивы, например, источник записи в некоторых лазерных принтерах или проигрывателях компакт-дисков.

Лазеры также характеризуются длительностью лазерного излучения – непрерывный или импульсный лазер. Лазер с модуляцией добротности – это импульсный лазер, который содержит устройство, похожее на затвор, которое не позволяет испускать лазерный свет, пока не будет открыто. Энергия накапливается в лазере с модуляцией добротности и высвобождается при открытии устройства для создания одиночного интенсивного лазерного импульса.

• НЕПРЕРЫВНАЯ ВОЛНА Лазеры (CW) работают со стабильной средней мощностью луча. В большинстве мощных систем можно регулировать мощность. В маломощных газовых лазерах, таких как гелий-неоновый, уровень мощности фиксирован по конструкции, и производительность обычно ухудшается при длительном использовании.
• ОДНОИМПУЛЬСНЫЕ Лазеры (нормальный режим) обычно имеют длительность импульса от нескольких сотен микросекунд до нескольких миллисекунд. Этот режим работы иногда называют длинным импульсом или нормальным режимом.
• ОДНОИМПУЛЬСНЫЕ Лазеры с модуляцией добротности являются результатом внутрирезонаторной задержки (ячейка модулятора добротности), которая позволяет лазерной среде сохранять максимум потенциальной энергии. Тогда при оптимальных условиях усиления излучение происходит одиночными импульсами; обычно 10 (-8) секунд во временной области. Эти импульсы будут иметь высокую пиковую мощность, часто в диапазоне от 10 (6) до 10 (9) Вт пик.
• ПОВТОРЯЮЩИЕСЯ ИМПУЛЬСНЫЕ или сканирующие лазеры обычно включают в себя работу импульсного лазера с фиксированной (или переменной) частотой импульсов, которая может варьироваться от нескольких импульсов в секунду до 20 000 импульсов в секунду. Направление непрерывного лазера можно быстро сканировать с помощью систем оптического сканирования, чтобы получить эквивалент повторяющегося импульсного выходного сигнала в заданном месте.
• MODE LOCKED Лазеры работают из-за резонансных мод оптического резонатора, которые могут влиять на характеристики выходного луча. Когда фазы разных частотных режимов синхронизированы, т. Е. «Заблокированы вместе», разные режимы будут мешать друг другу, создавая эффект биения. Результатом является лазерный выход, который наблюдается в виде регулярно расположенных пульсаций. Лазеры, работающие в этом режиме синхронизации мод, обычно производят последовательность регулярно расположенных импульсов, каждый из которых имеет длительность от 10 (-15) (фемто) до 10 (-12) (пико) сек. Лазер с синхронизацией мод может обеспечивать чрезвычайно высокую пиковую мощность, чем тот же лазер, работающий в режиме модуляции добротности. Эти импульсы будут иметь огромную пиковую мощность, часто в диапазоне пиковой мощности 10 (12) Вт.

---

Классификация лазеров

Классификационная табличка находится на корпусе лазера. На этой этикетке содержится важная информация об опасности лазера.

Лазеры были классифицированы в зависимости от их опасности на основе мощности, длины волны и длительности импульса. Эти определения многословны и громоздки, чтобы читать их вне контекста, но, учитывая характеристики лазера или лазерной системы, их несложно применить.

Классы лазеров (согласно ANSI Z-136.1-2007)

 

Класс 1

• Не способен излучать сверх доступного предела излучения (AEL) класса 1 (Примечание: AEL зависит от длины волны лазера и длительности импульса)
• Большинство лазеров этого класса представляют собой лазеры, находящиеся в корпусе, который запрещает или ограничивает доступ к лазерному излучению.
• Не способен повредить глаза (если не разобран).
• Проигрыватели компакт-дисков являются примером лазерного изделия класса 1.

Класс 1М  

• Те же критерии классификации, что и для класса 1, но луч может быть опасен для просмотра с увеличением

Класс 2  

• Непрерывные лазеры и лазеры с повторяющимися импульсами в видимой области спектра (от 0,4 до 0,7 мкм), которые могут излучать доступную лучистую энергию, превышающую AEL класса 1 для максимальной длительности, присущей лазеру, но не превышающую AEL класса 1 для любой длительности импульса. < 0,25 с (время, необходимое для того, чтобы моргнуть или отвести взгляд) и не превышающая среднюю мощность излучения 1 мВт.
• Выход лазера не предназначен для просмотра.
• Примером лазера класса 2а является сканер в торговых точках супермаркетов.

Кла

Класс 2М

Те же критерии классификации, что и для класса 2, но луч может быть опасен для просмотра с увеличением.

  Класс 3R  

• Иметь выходной сигнал, в 1–5 раз превышающий AEL класса 1 для длин волн короче 0,4 или длиннее 0,7, или менее чем в 5 раз превышающий AEL класса 2 для длин волн от 0,4 до 0,7.
• Представляет опасность только в том случае, если собран и сфокусирован в глазу.
• Большинство лазерных указок являются лазерами 3R.
• До 2007 года эта классификация была известна как 3а.

Класс 3b

• Ультрафиолетовые и инфракрасные лазеры и лазерные системы, которые могут излучать доступную мощность излучения, превышающую AEL класса 3a, в течение любой продолжительности излучения в пределах максимальной продолжительности, предусмотренной конструкцией лазера или системы, но которые не могут излучать среднюю мощность излучения, превышающую 0,5 Вт. в течение более или равного 0,25 с или не может производить лучистую энергию более 0,125 Дж в течение времени воздействия > 0,25 с.
• Лазеры видимого или ближнего инфракрасного диапазона или системы, которые излучают сверх ПДЭ 3а, но которые не могут излучать среднюю мощность излучения более 0,5 Вт в течение более или равной 0,25 с и не могут генерировать энергию излучения более 0,03 C 9от 0020 до Дж на импульс. (C _a — поправочный коэффициент, увеличивающий максимально допустимые значения воздействия в ближней инфракрасной области спектра на основе пониженной поглощающей способности гранул пигмента меланина, обнаруженных в коже и в пигментном эпителии сетчатки).
• Представляет опасность, если виден прямой или отраженный луч.

Класс 4

• Ограничения превышают ограничения класса 3b.
• Прямое и отраженное воздействие может привести к повреждению глаз и кожи.
• Лазеры класса 4 также являются пожароопасными.

 Предыдущий раздел Следующий раздел>> 

Безопасность лазеров видимого луча класса 4

ЧТО ТАКОЕ ЛАЗЕР КЛАССА 4?

Лазеры класса 4 опасны для глаз. Они также могут сжигать кожу и материалы, особенно темные и/или легкие материалы с близкого расстояния. Их следует использовать с особой осторожностью.

Для лазеров видимого света: лазеры класса 4 имеют выходную мощность 500 мВт и выше. Верхнего предела для класса 4 не существует — это самая опасная классификация лазеров.

Класс 4 совпадает с римской цифрой «Класс IV», которую вы можете увидеть на этикетках некоторых лазеров. На этом веб-сайте мы в основном используем арабские цифры для удобства.

ОБЩИЕ РУКОВОДСТВА ПО БЕЗОПАСНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ В ГЛАЗА
Лазеры видимого луча класса 4 обладают высокой мощностью. Лазер класса 4 может вызвать серьезное повреждение глаз, если луч, прямой или отраженный, попадет в глаз.

Даже взгляд на диффузное отражение лазерной «точки» на стене или другой поверхности может привести к травме глаза в пределах нескольких футов от точки. Не смотрите на лазерную “точку”, когда она находится близко к вам.

Во избежание попадания в глаза всегда следите за расположением луча. Держите подальше от глаз и голов людей. Следите за отраженными лучами от стекла и блестящих поверхностей.

Рекомендуется использовать очки для защиты от лазерного излучения, , как описано в другом месте на этой странице.

ИЗБЕГАТЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОЖУ
Избегать попадания на кожу и чувствительные материалы. Лазер класса 4 может сжигать кожу и материалы, особенно темные и/или легкие материалы, на близком расстоянии.


НЕ НАПРАВЛЯЙТЕСЬ НА САМОЛЕТЫ ИЛИ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА
Лазер класса 4 может отвлекать, ослеплять или ослеплять пилотов и водителей. Это также может быть потенциальной опасностью травмы глаз для пилотов на относительно близком расстоянии. НИКОГДА не направляйте лазер на самолет или движущееся транспортное средство. Это небезопасно и незаконно — вас могут арестовать и посадить в тюрьму.


ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОЛЬКО ОТВЕТСТВЕННЫМИ ЛИЦАМИ
Это не игрушка. Никогда не разрешайте детям использовать лазеры класса 4.

Любой подросток, использующий лазер класса 4, должен находиться под постоянным наблюдением ответственного взрослого. Несколько подростков нанесли себе или другим травмы глаз, неправильно используя лазеры класса 3B и класса 4.

НЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ В КАЧЕСТВЕ ЛАЗЕРНОЙ УКАЗКИ
Даже если этот лазер выглядит как указка или фонарик, не используйте этот лазер для наведения . Лазеры класса 4 слишком мощные, чтобы их можно было использовать в качестве указки. Используйте лазер класса 2 (менее 1 мВт) или класса 3R (менее 5 мВт) для наведения.

КЛАСС 4 ЛАЗЕРНАЯ ОПАСНОСТЬ

УВЕДОМЛЕНИЕ О БЕЗОПАСНОСТИ: Этот веб-сайт предназначен для образовательных, учебных и информационных целей пользователя и не может рассматриваться как замена знающего и обученного специалиста по лазерной безопасности (LSO), выполняющего обязанности и обязанности, определенные в стандарте ANSI Z136, опубликованном Американским национальным институтом стандартов.

Опасные расстояния, указанные ниже, предназначены только для общего руководства. Это связано с тем, что 1) параметры вашего лазера (мощность, расходимость) могут отличаться от перечисленных ниже, и 2) информация на этикетках или в маркетинговых материалах не всегда может быть верной. Например, исследования показали, что некоторые лазерные указки могут иметь ложную маркировку, чтобы обойти правила — фактическая мощность может быть в 10 и более раз больше, чем указано на этикетке.

Всегда ошибайтесь в сторону безопасности. Если ваш лазер не был измерен знающим и обученным специалистом по лазерной безопасности, предположим, что он более опасен, чем указано на этикетке или в маркетинговых материалах.

ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ГЛАЗ

ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ГЛАЗ — ПРЯМОЙ И ОТРАЖЕННЫЙ ЛУЧ
Лазеры видимого света класса 4 представляют значительную опасность для глаз. Они могут вызвать ожог сетчатки. Человек не может отвернуться или моргнуть достаточно быстро, чтобы предотвратить повреждение сетчатки глаза лазером класса 4.

Предотвращает попадание в глаза лучей лазеров класса 4. Сюда входят случайные облучения — следите за тем, чтобы луч не попадал в глаза и на лица.

Также помните, что отражения от зеркал, стекла и блестящих поверхностей могут быть такими же опасными, как и прямой луч. Избегайте отраженных лучей класса 4 так же, как вы избегаете прямого луча.

На некоторых этикетках с информацией о безопасности лазера указано конкретное опасное для глаз расстояние от лазера. Если его нет в списке, вот несколько примеров лазеров класса 4:

• Номинальное безопасное расстояние для глаз (NOHD) для лазера видимого луча мощностью 1000 мВт (1 Вт) с расходимостью 1 миллирадиан составляет 740 футов (225 м) .
• NOHD для 5-ваттного лазера с расходимостью 1 миллирадиан составляет 1640 футов (500 м) .
• Дополнительные типы лазеров класса 4 перечислены в таблице опасного расстояния от лазера.

Если вы находитесь ближе, чем расстояние NOHD до лазера, существует вероятность повреждения сетчатки при попадании прямого или отраженного луча в глаз. Чем ближе вы находитесь к лазеру и чем дольше луч находится в глазу, тем выше вероятность травмы.


Цвет указывает на относительную опасность: красный = возможная травма, зеленый = маловероятная травма. По мнению экспертов по безопасности, за пределами номинального опасного для глаз расстояния вероятность травмы «исчезающе мала».

ОПАСНОСТЬ ПОВРЕЖДЕНИЯ ГЛАЗ – РАССТРОЙНОЕ ОТРАЖЕНИЕ
Рассеянный свет от лазерной “точки”, если смотреть на поверхность, может представлять опасность для глаз. Не смотрите прямо на лазерную точку дольше нескольких секунд. Свет слишком яркий, если вы видите устойчивое остаточное изображение, длящееся более 10 секунд.

Чем мощнее лазер и чем ближе ваш глаз к лазерной точке, тем выше вероятность травмы. Это может произойти во время определенных действий, таких как выравнивание луча или попытка удерживать лазерную точку в фиксированном месте, чтобы прожечь материал.

На некоторых этикетках с информацией о безопасности лазера указано конкретное опасное расстояние диффузного отражения лазера. Если этого нет в списке, вот несколько примеров лазеров класса 4:

• Глядя на лазерную точку от синего лазерного луча класса 4 (445 нм) мощностью 1000 мВт (1 Вт) в течение более 1 минуты, опасно для глаз в пределах 1,5 фута (44 см) лазера.
• Смотреть на лазерную точку от синего лазерного луча класса 4 (445 нм) мощностью 10 000 милливатт (10 Вт) в течение более 1 минуты в пределах 4,5 футов (1,4 м) от лазера опасно для глаз. Даже в течение 10 секунд просмотр лазерной точки представляет опасность в пределах 1,8 фута (0,6 м).

Если вам необходимо смотреть на лазерную точку в течение относительно длительного времени на опасном расстоянии, используйте очки для защиты от лазерного излучения, как описано в другом месте на этой странице.

ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ КОЖИ (ОЖОГА)

Луч лазера класса 4 может обжечь кожу и некоторые материалы. Чем мощнее лазер, тем быстрее произойдет ожог. В некоторых случаях ожог может быть почти мгновенным.

На некоторых этикетках с информацией о безопасности лазера указано расстояние, на котором лазер может повредить кожу. Если его нет в списке, вот пример лазера класса 4:

• Лазерный луч класса 4 мощностью 1000 милливатт (1 Вт) представляет опасность повреждения кожи в пределах 39 дюймов (1 метр) лазера.


Избегайте воздействия на кожу лазерного луча класса 4 , особенно на близком расстоянии. Ожог кожи может быть очень болезненным, заживать долго и оставить неизгладимый шрам.


ПОВРЕЖДЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ И ГОРЕНИЕ

Луч лазера класса 4 может вызвать тление или возгорание материалов, особенно на близком расстоянии. Держите луч в движении, чтобы избежать сжигания материалов на близком расстоянии. Темные материалы, поглощающие тепло, и легкие материалы, такие как бумага и ткань, легче всего обжигаются лазерными лучами видимого диапазона.

• Лазерный луч класса 4 мощностью 1000 мВт (1 Вт) считается источником ожогов в пределах 26 дюймов (67 см) от лазера.

БЕЗОПАСНОСТЬ САМОЛЕТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

ЛАЗЕРЫ МОГУТ ПОМЕХАТЬ ПИЛОТАМ, ВОДИТЕЛЯМ
НИКОГДА не направляйте лазер на самолет или транспортное средство в движении. Яркий свет может ослепить, вызвать блики или отвлечь пилота или водителя. Вот почему наведение любого лазера на самолет является незаконным.

На некоторых этикетках с информацией о безопасности лазера указаны расстояния, на которых лазер может создавать опасные визуальные помехи. Если их нет в списке, вот пример лазера класса 4:

• Лазерный луч класса 4 мощностью 1000 мВт (1 Вт) может временно ослепить пилота или водителя, вызывая остаточные изображения в пределах 0,7 миль (1,1 км) лазера.
• Может вызывать ослепление , блокируя обзор пилоту или водителю в пределах 3,1 мили (5 км) лазера.
• Может вызывать отвлечение внимания , будучи ярче окружающего света, в пределах 31 мили (50 км) от лазера.

Приведенные выше расчеты относятся к зеленому лазеру с длиной волны 555 нанометров и расходимостью 1 миллирадиан. Эти параметры очень консервативны и, таким образом, приводят к самым большим расстояниям визуальной интерференции для потребительского лазера мощностью 1 Вт.

• Чем шире рассеивается луч, тем короче опасные расстояния. Например, для зеленой лазерной указки мощностью 1 Вт с длиной волны 555 нм и шириной луча в 2 миллирадиана разделите вышеуказанные числа на 2, чтобы найти расстояние визуальной интерференции.
• Зеленый — самый видимый цвет для человеческого глаза. Он будет казаться более ярким и отвлекающим, чем другие цвета равной мощности. Для красного разделите приведенные выше числа примерно на 5, чтобы получить приблизительное расстояние визуальной интерференции. Для синего разделите вышеуказанные числа примерно на 20.

Расстояния визуальной помехи для других лазеров класса 4 указаны в таблице опасного расстояния от лазера.

Никогда не направляйте лазер на самолеты или транспортные средства или вблизи них, независимо от их цвета и мощности.


НАНЕСЕНИЕ ЛАЗЕРА НА САМОЛЕТЫ И ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА НЕЗАКОННО
В США наведение лазера на траекторию полета самолета или вблизи нее является федеральным преступлением, наказуемым лишением свободы на срок до 5 лет и штрафом в размере до 250 000 долларов США. В других странах и штатах США действуют аналогичные законы о вмешательстве в безопасность; такие законы могут использоваться для ареста, штрафа или лишения свободы лица за наведение на летательные аппараты и транспортные средства.

Мощность лазера не имеет значения. Даже если мощность лазера относительно слабая, нацеливание ЛЮБОГО лазерного луча на самолет или транспортное средство является незаконным.

Особенно велика вероятность того, что люди, направляющие более мощные лучи, будут пойманы, потому что луч очень хорошо виден с воздуха. Полицейским вертолетам легко отследить луч до местонахождения преступника.

См. на этой странице избранный список многих лиц, которые были заключены в тюрьму и/или оштрафованы за наведение лазеров на самолеты.


РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ КЛАСС 4 – ЗАЩИТНЫЕ ОЧКИ (ОЧКИ) ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЛАЗЕРА

При работе с лазерами класса 4 следует использовать очки или защитные очки, особенно на близком расстоянии (в пределах нескольких ярдов или метров). Их следует выбирать для защиты от мощности и длины волны лазера.

Очки не должны блокировать весь свет лазера. Это потому, что необходимо видеть, где находится лазерная «точка», чтобы безопасно работать с лазером. Поскольку очки блокируют часть или, возможно, весь свет лазера (например, опасные отражения), вы все равно должны соблюдать осторожность, даже используя очки для защиты от лазера.

Поскольку вы пользуетесь лазером, все другие лица, находящиеся поблизости, также должны носить такие же защитные очки, как и вы.

НЕОБХОДИМО НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ СОЛНЦЕЗАЩИТНЫЕ ОЧКИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЛАЗЕРА
Солнцезащитные очки НЕ ЯВЛЯЮТСЯ очками для защиты от лазерного излучения. Они не оцениваются (например, по оптической плотности) для обеспечения защиты от светопоглощения. Большинство из них не будут блокировать достаточное количество лазерного излучения, чтобы значительно уменьшить опасное воздействие.

КЛАСС 4 РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ – ФОКУСИРОВКА ЛУЧА

Некоторые лазеры могут иметь встроенные линзы или навинчивающиеся аксессуары, чтобы сделать лазерную «точку» более четкой или размытой.

Любое устройство, которое может сфокусировать точку, чтобы сделать ее более четкой, или луч, который будет иметь более узкую ширину, чем его нормальная ширина, увеличит опасный диапазон и риск получения травмы. Будьте особенно осторожны, когда луч сфокусирован.

РУКОВОДСТВО ПО БЕЗОПАСНОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ КЛАСС 4 — ЛАЗЕРНЫЕ ПРОЕКТОРЫ

Если это лазерное изделие является проектором для дисплеев или лазерных шоу, имейте в виду следующее:

НЕ ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ АУДИТОРИИ
Сканирование лазерного луча путем его быстрого перемещения по различным схемам, таким как линии или круги, НЕ значительно снижает опасность.

Не направляйте этот лазерный проектор прямо на человека или аудиторию. Преднамеренное сканирование аудитории с помощью лазера класса 3B или 4 по своей природе опасно.

Поскольку на этикетках бытовых лазеров может быть указана неверная информация — неправильный класс или неправильная мощность, — НЕ полагайтесь на этикетку при любых важных для безопасности расчетах. Любой лазер, направленный в доступную для зрителей зону, должен быть измерен с помощью соответствующего оборудования квалифицированным специалистом по лазерной безопасности. LSO определит номинальное безопасное расстояние для глаз лазера. Зрители должны находиться дальше этого расстояния. LSO также определит любые другие меры безопасности, которые необходимо принять; например, непрерывный контроль зоны, кнопки аварийной остановки и т. д.

Кроме того, в США и во многих странах и местах требуется специальное разрешение, прежде чем будет разрешен ЛЮБОЙ доступ человека к лазерным лучам класса 3B или 4, даже если аудитория находится дальше, чем NOHD. Например, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) требует представления и утверждения FDA результатов сканирования аудитории, прежде чем любое публичное выступление может состояться.

НОРМАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЛАЗЕРНОМ ДИСПЛЕЕ США
Лазеры, используемые для демонстраций, шоу, показов и развлечений, строго регулируются в США. Как лазерное проекционное устройство, так и способ его использования (лазерное шоу) должны быть сертифицированы и Администрация по лекарствам. Это касается ЛЮБОГО лазерного шоу, даже если лазерный луч находится вдали от зрителей. Как правило, шоу в частном доме с друзьями и семьей не покрываются, но все другие демонстрации, шоу, показы и т. д., проводимые с использованием лазера класса 3B или 4, потребуют от пользователя представления отклонения и получения одобрения FDA заранее до начала. шоу может продолжаться.

Не устраивайте никаких публичных демонстраций, шоу, показов или развлечений с этим лазерным проектором без разрешения FDA. Дополнительную информацию можно получить в FDA или Международной ассоциации лазерных дисплеев.

В дополнение к федеральным законам, некоторые штаты и юрисдикции также регулируют лазерное оборудование и/или его использование. Контактную информацию государственных органов можно получить в компании Rockwell Laser Industries.

Великобритания ЛАЗЕРНЫЙ ДИСПЛЕЙ НОРМАТИВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
На национальном уровне советы по безопасности лазерных шоу дает Управление общественного здравоохранения Англии, ранее Агентство по охране здоровья. На своем веб-сайте они дают следующие рекомендации (по состоянию на 27 марта 2014 г.):

NRPB, ныне Отдел радиационной защиты Агентства по охране здоровья, провел значительные исследования по использованию лазеров в индустрии развлечений. Некоторые ситуации вызывают озабоченность, главным образом потому, что потенциальная или фактическая экспозиция людей, включая аудиторию, не была должным образом оценена. Использование лазеров может регулироваться условиями в помещениях в соответствии с Законом о лицензировании, соблюдение которого обеспечивается местным советом (районным, унитарным или другим органом власти). HPA рекомендует таким советам проводить оценку рисков, чтобы продемонстрировать, что люди не подвергаются неприемлемым рискам.