Основы лазерной безопасности.
Лазерное излучение представляет собой электромагнитное излучение, которое может быть как видимым, так и невидимым. Видимость (невидимость) лазера определяется длиной волны его излучения. Длина волны лазеров практически соответствует длине волн видимого света, а также инфракрасного диапазона волн.
Лазер – оптический квантовый генератор, а само слово является аббревиатурой слов английской фразы Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – усиление света в результате вынужденного усиления.
Нам кажется, что свет (например, от лампы) непрерывен, но на самом деле он состоит из множества фотонов со случайной длиной волны и случайной фазой. Это приводит к тому, что излучение, образуемое этими фотонами, распространятся в разные стороны, в результате чего оно имеет незначительную интенсивность, убывающую в пространстве, и свет является “белым”, т.е. в нем присутствуют самые различные волны. К особенностям же лазерного излучения можно отнести его интенсивность, направленность, когерентность и узкий диапазон длин волн. Для темы нашего разговора определяющими будут первые два свойства лазерного излучения. Рассмотрим эти свойства лазеров.
1. Интенсивность. Свет от обычной лампы рассеивается в большой области пространства, и его интенсивность убывает, по мере удаления от источника излучения. Лазерный же луч так сильно сфокусирован, что значительное количество фотонов одновременно попадает в незначительную по размерам точку. И поскольку сечение лазерного луча очень мало, в этой области концентрируется огромная энергия. Таким образом, даже незначительный по мощности источник света создает высочайшую плотность энергии в малом объеме пространства, а, значит, луч лазера обладает высокой интенсивностью.
2. Направленность. Направленность лазерного луча создается оптической системой, точнее сказать двумя зеркалам, образующими оптический канал. Чаще всего в лазерах имеется два зеркала: полностью отражающее и полупрозрачное, между которыми находится источник света и возбужденная среда. Лазерный луч проходит через возбужденную среду лазера, его амплитуда увеличивается при сохранении синфазности излучения, попадает на полностью отражающее зеркало и меняет свое направление на обратное. Отраженный луч снова проходит через возбужденную среду, еще больше усиливаясь. Далее попадает на полупрозрачное зеркало, и так как интенсивность луча пока еще незначительная, отражается от полупрозрачного зеркала, снова проходит через возбужденную среду и т.д. Когда луч будет достаточно усилен, и его мощность станет высокой, полупрозрачное зеркало пропускает луч наружу, после чего он может проходить значительные расстояния без особой потери энергии, так как лучи являются практически параллельными.
Особенности лазерного излучения приводят к тому, что луч лазера по–особому воздействует на сетчатку человеческого глаза. Вся энергия лазерного луча фокусируется в одну точку, в то время как свет от обычного некогерентного источника воздействует на относительно большую площадь сетчатки
Поэтому источник лазерного излучения с мощностью в десяток милливатт может привести к разрушению сетчатки и полной потере зрения, в то время как свет от лампы мощность в сотню Ватт (в тысячу раз мощнее лазерного источника) спокойно переносится человеком.
В современной электронной технике применяются в основном полупроводниковые лазеры. Их световой поток может быстро переключаться с высокой частотой без прекращения вынужденного излучения, что делает их пригодными и особенно удобными для применения в средствах связи, в средствах считывания информации и в печатающих устройствах. Все эти области применения лазеров характеризуются высокими частотами повторения световых импульсов.
В принципе, лазеры применяются в самых различных отраслях человеческой деятельности: медицине, электронике, металлургии, телекоммуникациях, в военной области. Каждая область применения лазера накладывает свои отпечатки на требуемые характеристики и параметры лазерных излучателей. Ввиду того, что физические особенности лазерного излучения приводят к возникновению опасности получения человеком травм различной тяжести, разнообразные правительственные агентства, службы сертификации и санитарного контроля разрабатывают системы классификации и нормативы безопасности при работе с лазерами.
Искусственными источниками ионизирующих излучений являются ядерные взрывы, ядерные установки для производства энергии, ядерные реакторы, ускорители заряженных частиц, рентгеновские аппараты, приборы аппаратуры средств связи высокого напряжения и тому подобное.