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激光安全和光生物安全的深入对比

2023-05-15 16:29:37
阅读:

NO1 属性对比

相干光:

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在时间或空间的任意点上,特别是在垂直于光的传播方向的平面上的一个区域内,或在空间的一个特定点的所有时间里,光的所有参数都可以预测并相关的光。将同一光源上同一点或极小区域(可视为点光源)发出的一束光分成两束,让它们经过不同的传播路径后,再使它们相遇,这时这一对由同一光束分出来的光的频率和振动方向相同,在相遇点的相位差也是恒定的,即为相干光。激光即为典型的相干光。

典型激光光谱如下:

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非相干光:

22.jpg

非相于光指的是波峰和波谷位置随机的光波,即不具有固定的相位关系。这种光波的光波长、振幅和相位都是随机变化的,不会产生干涉现象。例如自然光、照明LED灯光即为典型的非相干光,它们的光波在时间和空间上都是随机变化的。

典型非相干光谱如下:

02.png

强脉冲光:

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强脉冲光(IPL)是经常被误解的一种光。因为其应用场景中多是强度较高的情况,所以经常会被误认为是激光。实际上其是以一种强度很高的光源经过聚焦和滤过后形成的一种宽谱光,其本质是一种非相干的普通光而非激光。IPL的波长多为500~1200nm。IPL是医疗领域应用最为广泛的光治疗技术之一,在皮肤美容领域占有十分重要的地位。IPL广泛应用于各种损容性皮肤病的治疗,尤其是光损伤和光老化相关的皮肤病。

典型强脉冲光谱如下:

03.png

小结:

相干光和非相干光的区别对于光学研究和实验中具有重要的意义。例如,激光具有高度的相干性和单色性,可以产生高度聚焦的光束(即激光的单色性、高亮度、高能量三大特征)。在成像和照明等领域中,非相干光是更加实用的光源,因为它们的光波能够在各种不同的物质中散射和传播,从而实现更加准确的成像。

另外,从光的波长及其分布特征出发,经常将光分为紫外光、可见光和红外光。其命名的由来为可见性和颜色性的差异,一般认为390nm-780nm(由紫到红)为可见光,比紫色波长更小即为紫外,比红色波长大即为红外,都为不可见光。但可见性和颜色性的差异并不是相干和非相干的区别特征,如红光可能是激光也可能是非相干,同理紫线和红外线也可能是激光或非相干光,应依据其相干特性来确定安全标准和测试方法,而不是可见性或颜色特性。

NO2 测试标准方法对比

测试标准对比

国家地区

激光

非相干

中国

GB 7247系列

GB/T 20145GB/T 30117系列

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

美国

21CFR 1040.10ANSI Z 136系列

21CFR 1040.20

国际

IEC 60825系列

(采标IEC的如ENBSAS不再单独列出)

IEC 62471系列、IEC 62778CIE S 009IEC 62115

(采标IEC的如ENBSAS不再单独列出)

注:

1, 如果产品同时具有两种光,则应两种光辐射安全标准均需考量。典型如:激光电视、汽车激光大灯、非专业级舞台激光灯等。

2, 需要注意的是最新版玩具标准中对于光辐射测试方法中,激光直接采用IEC 60825-1,而相干光则有自身的测试方法要求。

测试细节对比

类目

激光

非相干

安全等级

IEC和国标系列标准:1类、1M类、1C类、2类、2M类、3R类、3B类、4类

 

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

无危害类、1类危害(低危险)、2类危害(中等危险)、3类危害(高危险)

测量参数

特性参数:波长、脉冲宽度、重复频率、表观光源对象角。

 

评估参量:激光功率/功率密度、激光能量/能量密度

特性参数:光谱范围、脉冲宽度、重复频率

 

评估参量:辐照度、辐亮度

 

评估指标:光化紫外、近紫外、蓝光、蓝光小光源、视网膜热危害、视网膜微弱刺激、红外眼辐射、皮肤热

评估条件(位置)

测量辐射参数时,依据光源波长、脉冲特性、尺寸特征确定不同测量条件(1/2/3)及,视场光阑尺寸和测量距离,如使用较多的7mm、100mm。

 

各等级辐射限值参数确定时,依据光源波长、脉冲特性、接收角、C1C7T1T2(修正因子和转效点)。必要将使用修正因子和转效点计算各等级辐射限值。

普通照明灯在产生500lx照度或200mm处(取大者)。其他所有光源均在200mm处测量。

评估条件

(辐射接收)


辐照度:视场光阑与探测器直径形成X°全角范围内进行测量。视场光阑范围是7mm到500mm,探测器直径7mm。X依据需要评估的指标类型确定,如使用较多80°。

视场光阑与探测器间的距离应远大于探测器直径。

 

辐亮度:使用7mm的入瞳光阑限制输入后,将入射光成像至探测器,成像系统中探测器直径d与焦距H之间的关系为d=aeffHaeff为视场弧度,其大小依据需要评估的指标类型,范围是1.7mrad到100mrad。

注:不管是激光还是非相干光,标准中均具有连续光源和脉冲光源的评估区别。如果光源本身具有脉冲特性,则应按脉冲要求进行测量和评估,而不能所有光源均按连续的规则进行测量和结果判断。


NO3 总结

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由于激光和非相干的本质特征有较大差异,所有在国内和国际上都如上所述制定了不同标准和方法来评估其辐射危害。对于评估光源对象的特征应在使用具体的测试标准方法前予以确定,如不确定其相干特性,则使用前述第一条中的光谱特性进行分析是一种较为实际和有效的方法。

确定相干性后选取合适的标准方法进行测量分析,得到的结果才是准确、客观的。如果不确定的前提下直接进行测量,得出得结果非但不可靠,测试过程中还可能超过测量仪器损伤阈值,导致仪器损坏(比如使用非相干测量的光谱分析仪直接测量激光,大概率会被损坏。如使用激光辐射计测量非相干光,其辐射结果将被严重低估,因为激光测量仪器的响应光谱很窄)。

NO4 关于我们

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深圳市中为检验技术有限公司多年在光学测量、分析、标准化控制方面进行深入研究,积累了丰富的产品类型和应用场景测试经验,同时实验室配备了精密的国际知名品牌光学测试仪器设备,能够对不同类型的激光和非相干光产品进行准确的分析、测量、评估。

同时实验室具有中国认可、国际互认CNAS资质和检验检测机构资质认定CMA资质,对测量产品可出具权威检测报告。对激光和非相干光产品的质量分析、结果证明、上市合规、出口贸易等环节提供优质可靠的检验检测技术服务。

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