7.1 Длина волны. Л
7.1.1 Определение длины волны
Обычно данный параметр не требуется определять с большой точностью. 8 большинстве слу чаев биологическая опасность не сильно зависит от длины волны. Существует несколько исключений (см. рисунок 3):
a) область 302.5 — 315 нм: в данном диапазоне параметры Г, и Спменяются существенно;
b) область 450 — 600 нм: е данном диапазоне фотохимическая опасность уменьшается е одну
тысячу раз;
c) область 1150 — 1200 нм: в данном диапазоне тепловая опасность уменьшается е восемь раз:
d) 400 нм: на длинах волн более 400 нм опасность в основном ретинальная (касается сетчатки глаз); при более коротких длинах волн опасность в основном неретинальная;
e) 1400 нм: на длинах волн более 1400 нм опасность в основном неретинальная (не касается сетчатки таз): при более коротких длинах волн опасность в основном ретинальная:
Ди0л«»н
MNMHMMAEL
вздиомюсгт
200 400 600 900 1000 1ЯЮ «00 1600 1В00
Овшт» рвшнапьм* опасности
Дшшваышывгт—‘‘■f -*
Сплести отомхпм
Рисунок 3 — Важные дтны волн и диапазоны длин волн
Для лазеров с узкой линией излучения, длина волны, устанавливаемая изготовителем, вероятно, будет единственным, что необходимо для классификации, и оставшуюся часть подраздела 7.1. а также приведенных ниже подразделов 7.2 и 7.3 не рассматривают.
Если диапазон возможных длин волн (варьируется от изделия к изделию) является значительной частью областей, указанных е перечислениях а), Ь) или с), то можно использовать наиболее опасную (наименьшую) длину волны, либо измерить длину волны для конкретной аппаратуры.
8 областях длин волн, указанных в перечислениях а). Ь) или с), может потребоваться кусочно-ли нейное суммирование, определение предела при нескольких длинах волн и взвешивание относительно выходного сигнала соответствующего этой длине волны. Более подробно рассматривается в 7.2.2 и 7.3.
Опасности, которые необходимо рассматривать совместно, рассматривают как аддитивные. На пример. множественные излучения с длиной волны менее 400 нм или в диапазоне длин волн от 400 до 1400 нм или больше 1400 нм являются аддитивными. Для излучения с широким спектром или множе ственных излучений в каждой области, опасности являются аддитивными, и необходимо выполнять ку сочно-линейное суммирование, как указано в перечислении Ь) подраздела 8.3 IEC 60825-1:2007. Если аппаратура излучает длины волн в двух из этих диапазонов (например. 700 и 1500 нм), то эти две длины
ГОСТ IEC/TR 60825-13—2016
волны следует рассматривать по отдельности с использованием соответствующих AEL для каждой дли ны волны. В целях классификации будет применен более высокий класс.
Для лазеров, возможный диапазон выходной волны или выходной спектр которых включает дли ны волн больше 1400 нм и/или меньше 400 нм. должно быть проведено специальное рассмотрение AEL. Опасности на каждом краю граничных длин волн разные и воздействие тоже разное. Для отнесе ния аппаратуры к конкретному классу, мощность или энергия в каждой спектральной области должны быть меньше каждого соответствующего AEL.
Измерение или определение такого параметра как длина волны является фундаментальным для оценки лазерной опасности и классификации лазера. Идентификация длины волны требуется для определения типа необходимого измерителя мощности или энергии. В составе некоторых радиометров есть детекторные элементы, которые очень эффективно реагируют в области видимого излучения (оп тический диапазон) и в ближней инфракрасной области спектра, но имеют низкую чувствительность в дальней инфракрасной области спектра или ультрафиолетовом диапазоне, и наоборот. Помимо это го. от длины волны также зависит соответствующее применение пределов воздействия/экслозиции. В большинстве случаев нет необходимости напрямую измерять рабочую длину волны лазера. Это обычно устанавливает изготовитель с более чем приемлемой достоверностью.
Для лазеров, которые могут излучать более одной длины волны или излучать вблизи предела об ласти ретинальной опасности, исключительно важное значение имеет определение спектра излучения. Измерение длины волны или спектральною излучения может выполняться методами, использующими разнообразное оборудование. Наиболее просто работать с оптическими спектрометрами и аналогичны ми приборами, например, волномерами. Большинство таких устройств просто выбирает пучок и выдается цифровое показание длины волны или спектра. Некоторые приборы имеют геометрические ограничения и ограничения по полю зрения, но являются весьма надежными. Монохроматоры, особенно управляемые вручную, могут потребовать чуть большей трудоемкости и временных затрат, но тоже очень надежны и точны. Оптические фильтры такие как. узкополосные полосовые фильтры, также можно рассматривать как другой вариант, но имеющий некоторые офаничения. Использование таких фильтров требует пред варительного приближенною знания возможной длины волны. Также для лазеров с множеством длин волн или широкополосным излучением использование фильтров для определения длины волны или спектральною излучения может быть довольно обременительным и даже безрезультатным.
8.1.1 Область опасности для глаз
Тепловая опасность существует при достаточном воздействии (облучении) на всех длинах волк выше 400 нм.
Ретинальную фотохимическую опасность рассматривают только при воздействии в диапазоне длин волн от 400 до 600 нм и при времени воздействия более 1 с.
Области опасности разделены следующим образом:
-180 — 400 нм. Опасность в основном фотохимическая и неретинальная при воздействии непре рывной волны и тепловая — при импульсном воздействии (IEC 60825-1:2007 не рассматривают длины волн меньше 180 нм);
- 400 — 600 нм. В данном диапазоне следует рассматривать тепловую и фотохимическую опас ности. Фотохимическую опасность не требуется рассматривать, если время излучения менее 10 с (или 1 с для области длин волн от 400 до 484 нм при мнимых (видимых) источниках от 1.5 до 82 мрад);
- 400 — 1400 нм. 8 данном диапазоне находится область ретинальной опасности, и преобладает опасность для сетчатки глаз:
- 1400 нм — 1 мм. При длинах волн более 1400 нм глубина проникновения излучения намного
меньше, чем при длинах волн от 400 до 1400 нм. Опасность тепловая, но. в основном, неретинальная.
7.2 Источники с множеством длин волн
7.2.1 Общие положения
Термин «источники с множеством длин волн» относится к источнику, излучающему на двух или более дискретных длинах волн. В эту категорию четко попадают многомодовые (многолииейные) ла зеры. Эти разные длины волн могут входить в разные области опасности спектра, создающие разные биологические воздействия, и их следует рассматривать по отдельности. См. 7.1.1. 7.1.2 и рисунок 3.
Лазеры со сверхкороткими импульсами могут иметь относительно широкий диапазон длин волн. Ширину диапазона длин волн таких лазеров следует оценивать по процедуре, приведенной в 7.3. если предел AEL или МРЕ отличается более чем на 10 % от диапазона длин волн импульса лазера.
ГОСТ IEC/TR 60825*13—2016
7.2.2 Область единичной опасности
При нескольких источниках, излучающих одновременно при разных длинах волн, которые генери руют излучение, относящееся к одному типу опасности, должна быть использована взвешенная сумма для определения будет аппаратура соответствовать или превышать AEL для данного класса. Для еди ничной длины волны может быть установлен следующий критерий ло мощности:
Если Pmeag < AEL, то аппаратура не превышает предел данного класса,
где Pmea5— измеренная мощность (или энергия, или другая установленная величина), a AEL — предел класса мощности (или энергии, или другой установленной величины). Это выражение можно перефор
мулировать как:
Если PmwiAEL < 1, то аппаратура не превышает предел данною класса. 8 таком виде выражение может быть применимо к двум длинам волн:
Если PmMg (/^УАЕЦЛ,) + РФМв (Л2УА£(.(Л2) < 1. то аппаратура не превышает предел данного класса.
Если количество длин волн больше двух, можно получить общую сумму:
Если I[Ртвв, (Л,)Ма.<Л,.)]<1.
где (- 1.2. 3...........то аппаратура не превышает предел данного класса.
Такой расчет применяют только к одному виду опасности единовременно (т.е. фотохимическую и тепловую опасности рассматривают по отдельности).
Примечание — Несмотря на то. что значения предела тепловой опасности для оптического диапазона (400 — 700 нм) и для ближней инфракрасной области спектра (700—1400 нм) разные, временные базы (либо дли тельность излучения Г. либо расчетный параметр Г2) одинаковы. Поэтому применима приведенная выше формула
суммирования.
7.2.3 Две и более области опасности
Если аппаратура излучает две разные длины волны и они не относятся к области одинаковой опасности (например. Л, - 300 нм и Л2 - 430 нм), каждую длину волны необходимо рассматривать от* дельно:
Если мощность Pmeag (Л,) < АЕЦЛ.,) и Pmeag (Л2) < АЕЦА2). то аппаратура не превышает предел данного класса.
Если какое-либо из этих условий не выполнено, следует рассмотреть вариант сравнения с AEL более высокого класса.
7.3 Источники с широким спектром
7.3.1 Общие положения
Некоторые лазеры (например. лазеры сверхкоротких импульсов) имеют достаточно широкий спектр. Вследствие этого при классификации может потребоваться провести оценку в более чем одной спектральной области.
7.3.2 Спектральные области с небольшим изменением AEL в зависимости от длины волны Если спектр на выходе излучателя не включает какую*либо из спектральных областей из пере*
числений а). Ь) или с) или граничные длины волн из перечислений d) или е) (см. 7.1), распределение
можно аппроксимировать посредством единичной(единственной) длины волны.
a) Если AEL не меняется в зависимости от длины волны, равнозначен выбор любой длины волны в пределах спектра излучателя.
b) Если AEL медленно меняется в зависимости от длины волны, а спектр длин волн излучателя входит в один спектральный диапазон, представленный в таблице пределов AEL, можно рассчитать предел для пика или центра распределения, включая болев короткие длины волн, соответствующие
10 % пиковой плотности потока излучения в распределении. Если изменение AEL составляет менее
1 %. можно использовать пиковую или центральную длину волны. Консервативный подход заключается в использовании наиболее чувствительной рассматриваемой длины волны.
7.3.3 Спектральные области с большим изменением AEL в зависимости от длины волны (302,5 — 315 нм. 450 — 600 нм и 1150 —1200 нм)
Если некоторые или все выходные сигналы излучателя попадают в три области, в которых преде* лы сильно меняются в зависимости от длины волны, можно использовать два метода:
ГОСТ IEC/TR 60825-13—2016
a) расчет AEL с использованием нижней границы длин волн для соответствующей области. Так как AEL для более коротких длин волн всегда более чувствительны(сдерживающие). чем AEL для более длинных длин волк, можно использовать этот простой и консервативный метод. Однако это может при вести к чрезмерно ограничительному пределу. Если расчетный AEL приемлем (например, при данном допущении аппаратура относится к классу 1). последующие расчеты не требуются:
b) расчет суммы измеренных мощностей, деленных на AEL как функцию от длины волны. Исполь зовать общее суммирование согласно 7.2.2.
Допустим, что имеется источник с треугольным спектральным распределением, у которого ниж ний предел длины волны составляет 400 нм. пик на длине волны 460 нм. а верхний предел длины волны равен 520 нм. AEL в диапазоне длин волн от 400 до 450 км остается постоянным. Для длин волн выше 450 нм AEL растет экспоненциально с коэффициентом Сэ. Если мощность
.{400 нм<А<450 нм)/АЕЦ400 нм<А< 450 нм) +
то приемлемый AEL не превышен.
450 <Д <520нм
7.3.4 Спектральные области с включением границ по типу опасности (длины волн около 400 и 1400 нм)
Если спектральное распределение выходного сигнала включает границы области опасности (дли ны волн 400 и 1400 нм), выходной сигнал в каждой области является независимым. Проводят процеду ры. приведенные 7.2.3 и 7.3.3 для каждой спектральной области, при необходимости.
7.3.5 Сверхширокополосные источники
Требуется определить мощность или энергию на единичную длину волны. Если изготовитель не представил такую информацию, должны быть проведены спектральные измерения. Эта процедура не входит в область применения настоящего стандарта и поэтому не детализируется. Некоторая инфор мация по измерениям широкополосных источников приведена в IEC 60825-1:2007.
Если лазерная аппаратура не излучает длины волн ниже 315 нм. расчеты можно упростить. Для расчета частей спектра, в которых биологические реакции меняются с частотой, необходима следую щая информация (см 7.1.1):
a) полная мощность или энергия в диапазоне от 315 до 400 нм. измеренная в соответствии с IEC 60825*1:2007 (Ра или Оа);
b) полная мощность или энергия в диапазоне от 400 до 700 нм. измеренная в соответствии
с IEC 60825-1:2007 при тепловых пределах (Рй или Оь);
c) полная мощность или энергия в диапазоне от 400 до 450 нм. измеренная в соответствии
с IEC 60825-1:2007 при фотохимических пределах { Рс или Ос);
d) спектральное распределение мощности или спектральное распределение энергии в диапазоне от 450 до 600 нм. измеренное в соответствии с IEC 60825-12007 при фотохимических пределах (Pd(A) или Qd(A)};
e) спектральное распределение мощности или энергии в диапазоне от 700 нм до предела наи
большей длины волны распределения, измеренное в соответствии с IEC 60825-1:2007 при тепловых пределах[Рв{А) или Ое(А)).
Несмотря на то. что процедуру применяют и к мощности, и к энергии, в нижеприведенном расчете
будем использовать только мощность (Р). Последовательность процедуры:
- выбрать AEL (формулы и рекомендации по расчету пределов см. раздел 9 IEC 60825-1:2007);
- рассчитать предел для ультрафиолетового диапазона AELa и отношение Ра= (PJAELa):
- рассчитать тепловой предел видимого диапазона AELb и отношение Pb= (PbIAELb):
- рассчитать фотохимический предел видимого диапазона AELC для длин волн 400 нм<А<450 нм и AELa(A) для диапазона длин волн 450 нм <А< 600 нм. Суммарные соотношения рассчитывают по фор муле
P'<=PJ*ELC + \Ра(\)(АЕ^{\)]:
450<4 <бООны
- рассчитать тепловой предел инфракрасного диапазона А£Ц(А) для диапазона длин волн от 700 нм до границы диапазона наибольших длин волн. Суммарные соотношения рассчитывают по формуле
I ВД)М£1в(А,)].
700 <Л.<Д
ГОСТ IEC/TR 60825*13—2016
Аппаратуру относят к низшему классу лазеров, для которых справедливо следующее: Я. <1.0;
*„ + *.< 1.0;
Kcd < 1.0.
7.4 Временные характеристики источника
7.4.1 Общие положения
Для аппаратуры с непрерывным излучением постоянной мощности, проводят анализ в следу ющей последовательности. Должно быть определено время излучения, которое либо установлено в соответствии с IEC 60825*1.2007 как фиксированная длительность, либо его устанавливают по расчет*
ной длительности (т.е. Т2 является функцией размера видимого источника или стягиваемого угла ис точника). Время излучения позволяет рассчитать приемлемый AEL. Для такой аппаратуры остальные
требования 7.4 рассматривать не требуется.
7.4.2 Источники с ограниченным временем включения (ВКЛ)
Если аппаратура может излучать только в ограниченный период времени, который меньше вре менной базы для данного класса, установленного IEC 60825*1:2007. для расчета приемлемого AEL можно использовать меньшее время. Более короткое время излучения ведет к более высоким преде лам пиковой мощности. Отметим, что для классификации необходимо рассматривать AEL при всех длительностях вплоть до временной базы.
7.4.3 Периодические источники или источники с постоянным коэффициентом заполнения
7.4.3.1 Общие положения
Некоторая аппаратура содержит в своем составе источники, генерирующие регулярные серии импульсов или кодированные (нерегулярные) серии. Нерегулярные серии можно рассматривать как регулярные, если известен максимальный коэффициент заполнения. Коэффициент заполнения в дан ном случае относится к части или проценту времени, в течение которого источник излучает энергию.
При длительности импульсов 3 мкс и частоте следования 120 импульсов в секунду коэффициент
заполнения будет 120'ЗЮв/1, т.е. 0.036 %.
Для кодированных серий импульсов, использующих последовательность импульсов из 120 возмож* ных позиций с длительностью 3 мкс в каждую секунду при 50 % режиме кодирования (50 % импульсных позиций содержатся в импульсе, а 50 % отсутствует) коэффициент заполнения будет О.б ^ОЗ Ю^М. т.е. 0.018 %.
Дополнительная информация для расчета пределов приведена в таблице 3 IEC 60825-1:2007
(продолжительность времени Т(. ниже которой группы импульсов суммируются). Для расчета эффек тивной мощности и длительности, а также эффективной частоты повторения импульсов требуется
знать частоту следования импульсов, коэффициент заполнения, коэффициент кодирования данных, таблицу 3 IEC 60825*1:2007 и таблицы AEL.
Следует рассмотреть три предела:
a) предел для единичного импульса, основанный на ширине импульса;
b) предел для средней мощности при указанной или рассчитанной для классификации временной
базе:
c) предел для средней энергии импульсов от импульсов, входящих в последовательность импуль
сов. с учетом Cs.
В перечислении f) 8.3 IEC 60825-1:2007 установлено, что при определении AEL для лазеров с повторяющимися импульсами или модулированных лазеров при тепловых пределах для длин волн
400 нм и выше применяют наиболее строгие требования перечислений а). Ь) и с). В требовании пере числения с) к AEL единичного импульса применяют коэффициент коррекции на основании количества импульсов, излучаемых за применимую временную базу или Г2- 8 зависимости от того, что меньше.
7.4.3.2 Длительность импульсов
8 IEC 60825*1:2007 длительность импульсов определена как приращение времени, измерен ное между точками, соответствующими половине пиковой мощности на переднем и заднем фронтах импульса. Рассматриваемая длительность — это интервал времени между точкой, находящейся на переднем фронте, в которой амплитуда достигает 50 %*ного пикового значения, и точкой на заднем фронте, в которой амплитуда возвращается к этому же значению (см. рисунок 4).
ГОСТ IEC/TR 60825-13—2016
Амплитуда, %
Длительность импульса. I. можно точно определить с помощью контрольно-измерительной аппа ратуры. включающей фоточувствительный детектор и осциллограф или аналогичный прибор. К кон трольно-измерительной аппаратуре предъявляют следующие требования:
a) временная и частотная характеристики всей измерительной установки должны быть такими, чтобы можно было точно измерить длительность:
b) измеряемое излучение должно быть распределено в достаточно широкой активной области детектора так. чтобы не было ни точек локальною насыщения, ни локальных изменений в чувствитель ности детектора:
c) воздействие излучения/энергвтичесхая экспозиция или плотность потока излучения не должны превышать максимума, указанною для контрольно-измерительной аппаратуры.
Дополнительно, детектор должен соответствовать длине волны лазера и должен иметь постоян ную времени, по крайней мере, в десять раз меньше времени нарастания импульса. Такие детекто ры часто называют быстрыми. При этом измерении для уменьшения постоянной времени необходимо уменьшить сопротивление. Оконечная нагрузка 50 Ом — это стандартный соединитель для данного применения, соответствующая сопротивлению кабеля, для последующею обеспечения реальной ши рины импульса. Некоторые современные цифровые осциллографы имеют разные нагрузки, встроен ные и перечисленные в меню. При проведении измерения детектор помещают в пучок излучения и устанавливают запуск на старт роста импульса. При получении подходящей осциллограммы, измеряют ширину импульса при половине максимальной амплитуды на переднем и заднем фронте импульса.
В целях классификации лазеров единичных импульсов, лазеров с модуляцией добротности, ла зеров с синхронизацией мод и лазеров периодических импульсов или сканирующих лазеров необходи мо знать длительность импульса. В случае использования сканирующего излучения длительность им пульса следует определять во всех доступных позициях на растровом изображении. Эю необходимо, т.к. в зависимости от типа отражателя скорость пучка может быть непостоянной по всей длине линии сканирования/строки развертки. Для сканирующей аппаратуры, включающей лазер, работающий в ре жиме непрерывною излучения, длительность импульсов зависит от диаметра и скорости пучка. Для сканирующей аппаратуры, включающей импульсный или модулированный лазер, лри классификации аппаратуры и в расчетах длительности излучения необходимо рассматривать частоту модуляции, диа метр пучка и скорость сканирования. Помимо этою, при сканирующем пучке длительность импульса будет зависеть от измерительною расстояния. Для протяженного источника в состав измерений может входить определение длительностей импульсов, а также других параметров при разных измеритель ных расстояниях.
7.4.3.3 Частота повторения импульсов
Для измерения частоты повторения импульсов (PRF) наиболее часто используют осциллографы, однако такие измерения могут быть нетривиальными. Многие факторы могут приводят к ошибочному считыванию или даже полной невозможности обнаружения последовательности импульсов лазера. Как и при измерениях мощности или энергии в осциллографах используют детектор для преобразования оптического сигнала в электрический. При проведении такого измерения также важно, чтобы спектраль ная чувствительность детектора соответствовала длине волны лазера. Следует принять меры, чтобы
ГОСТ IEC/TR 60825*13—2016
при измерениях мощности или энергии не возникало насыщение. К тому же. предварительная инфор мация о приблизительной PRF поможет в установке временной области осциллографа. При измере ниях такого вида требуется соответствующая нагрузка кабеля, идущего от детектора к осциллографу, для гарантии того, что импульсы можно измерить осциллографом. Большинство осциллографов имеет значение сопротивления по умолчанию порядка единиц мегаом. что более чем достаточно. Некоторые радиометры позволяют измерить частоту повторения импульсов (PRF) при этом важно гарантировать правильность понимания технических требований к контрольно-измерительному оборудованию, уста новленных изготовителем. Для определения PRF также можно использовать другие контрольно-изме рительное оборудование, например, частотомеры или счетчики импульсов.
Несколько большее внимание требуется лазерам, излучающим последовательность импульсов, состоящую из импульсов с неравномерным распределением в пространстве. Проблемой становится запуск осциллографа. Необходимо получить одну осциллограмму, а не непрерывную выборку, при ко торой происходит перекрытие осциллограмм. Перекрывающиеся осциллограммы могут стать причиной подсчета большего количества импульсов, чем есть в действительности, что ведет к погрешности в расчетах.
7.4.4 Источники с изменением (колебанием) амплитуды
Если импульсы не являются импульсами с плоской вершиной (постоянной амплитудой в течение времени включения импульсов (ВКЛ). см. рисунок 5). может потребоваться детальный анализ структу ры импульса.
| m | Импульс оплотов верш | А». иной | |/ | Инпупю нвпрввяльнаВ фарш* \ FWHM (Паясшнв максимум |
| L | \ при полной ширине) |
еeii1 1 1' I f
t-o r«ot-f|e«% <mtp
Рисунок 5 — Импульсы с плоской вершиной (плоские импульсы) и нерегулярные импульсы (импульсы неправильной формы)
Для импульса с плоской вершиной возможен упрощенный анализ, при проведение которого не обходимо рассмотреть только амплитуду импульсов A(t) и длительность импульсов Гр.
Для нерегулярного импульса может потребоваться кусочно-линейный анализ. Для энергии им
пульса необходимо рассмотреть полную энергию как минимум от t - 0 до t - tv от t - 0 до t - t2 и от t - 0 до t - t. Для определения длительности импульса необходимо зарегистрировать пик с соответ ствующим уровнем амплитуды A(t). Определить половину максимума амплитуды при полной ширине (FWHM) может быть трудно, и потребуется консервативная оценка, показанная на рисунке 5. с исполь зованием только пикового импульса. Оценки, приведенные в 7.4. следует применить ко всем указанным постепенно увеличивающимся длительностям.
7.4.5 Источники с меняющимися длительностями импульсов
или нерегулярными импульсами (импульсами неправильной формы)
Для последовательности импульсов с меняющейся длительностью и/или меняющимися ампли тудами можно использовать метод «полной длительности импульса» (ТОТР). представленный в 8.3 перечисление 0 и перечисление 3) Ь) в IEC 60825-1:2007.
7.5 Стягиваемый угол, о
7.5.1 Общие положения
В области тепловой ретинальной опасности (диапазон длин волн 400 — 1400 нм) значения AELs
зависят от стягиваемого угла. о. мнимого(видимого) источника с учетом коэффициента коррекции Се (см. таблицы 4 — 9 в IEC 60825-1:2007). Используемая для расчета AEL формула зависит от Т2, а Г2 зависит от а.
ГОСТ IEC/TR 60825-13—2016
Видимый источник — это реальный или виртуальный объект-источник, формирующий наимень шее изображение на сетчатке глаза при заданном месте оценки ретинальной опасности. Стягивае мый угол видимого источника определяется наименьшим размером изображения на сетчатке, которое глаз может воспроизвести за счет аккомодации (т.е. за счет изменения фокусного расстояния глазной линзы). Стягиваемый угол видимого источника используют в качестве меры размеров изображения на сетчатке. Стягиваемый угол — это плоский угол, стягиваемый диаметром видимого источника в линзе глаза, см. рисунки 6а и 6Ь. Стягиваемый угол видимого источника может изменяться в зависимости от позиции вдоль оси пучка. За исключением поверхностных излучателей (таких как полностью диффузно прошедших или отраженных пучков или светодиодов без крышек объектива или отражателей) местопо ложение видимого источника также является функцией позиции глаза вдоль пучка.
 |
На данном примере показано прохождение пучка через диффузор или отражение от диффузора, такого как матированная колба лампы, где электролампа являете* и реальным, и видимым источником.
6а — Стягиваемый угол |<т) и размер видимого источника {sMl иекогерентного или диффузною источника
 |
Данная ситуация более сложная, чем при простом источнике, как например, на рисунке ба. и как стягиваемый угол, так и местоположение ведимою источника обычно изменяются е зависимости от положения а лучке
6Ь — Стягиваемый угол основною лазерною пучка е одной из точек размещения а пучке
Рисунок 6 — Стягиваемый угол
Такая же мощность или энергия, растекающаяся по большому рентинальному пятну в большин стве случаев, уменьшает ретинальную опасность на коэффициент Св. Поэтому это является важным параметром для средних (1.5 < а < 100 мрад) и больших (а > 100 мрад) отдельных источников и для
групповых источников. Однако часто определять стягиваемый угол совсем необязательно, и можно предположить, что коэффициент Св равен единице. Это обеспечивает наиболее стабильную оценку. Оценку опасности или классификации лазера всегда следует начинать с допущения, что коэффициент
Се= 1. Если этого достаточно и значения AEL предполагаемого класса лазера не превышены, прово дить дальнейший анализ не требуется.
Большинство единичных лазеров без оптики, модифицирующей лучок являются малыми источ
никами. коэффициент Св=1, и местоположение видимого источника не является важным для безопас ности лазера. Для такой аппаратуры требования последующей части 7.5 не рассматривают.
Определение стягиваемого угла. а. при использовании коэффициента Св > 1 для основного ла зерного пучка приведено в 7.5.3.
Для поверхностных излучателей, таких как. диффузно-пропусхающих или диффуэно-отражающих лазерные пучки, или бескорпусных лазерных диодов (без модифицирующей оптики) можно использо вать упрошенный анализ, представленный а 7.5.3.3.
ГОСТ IEC/TR 60825*13—2016
Особый случай анализа для матричных источников при условии, что каждый отдельный источник является малым (os s 1,5 мрад). рассмотрен в 7.5.4. Простые источники с некруговыми диаграммами излучения приведены в 7.5.4.S. Некоторые положения, относящиеся конкретно к оценке сканирующих лазеров приведены в 7.8.
7.5.2 Местоположение зталонной/опорной точки
Для малых источников и для всех источников при условии, что коэффициент С6 = 1. предел до* пустимого изучения/эмиссии можно измерить на определенном заранее расстоянии от эталонной/опор- ной точки. Эталонные точки приведены в таблице 1. Для случая диффузных источников и полупрово дниковых излучателей или излучателей большой площади без модифицирующей оптики эталонные точки для определения предела допустимого излучения/эмиссии, приведенные в таблице 1. справед ливы также для измерений средних и больших источников с использованием коэффициента Сб> 1.
Таблица! — Эталонные точен
| Тип Аппаратуры | ЭгэлоннаяТолорная точка |
| Полупроводниковые излучатели (лазерные диоды, су* перлюминесцектные диоды) | Физическое местоположение излучающего чипа |
| Сканирующая эмиссия (включая сканирующие лжей* | Вершина сканирования (центр вращения сканирующее |
| ные лазеры) | го пучка) |
| Линейный лазер | Фокальная точка линии/сгроки (вершина веера углов) |
| Выход оптоволокна | Кончик оптоволокна |
| Диффузные источники | Поверхность диффузора |
| Другие | Перетяжка/сужение пучка |
Примечание 1 — Если эталонная точка находится внутри защитного кожуха {т.е. недоступна) на рас стоянии от ближайшей точки доступа человека, которое больше чем измерительное расстояние, указанное в IEC 60825*1:2007. измерение следует проводить в ближайшей точке доступа человека.
Методы оценки места сужения пучка, приведенные ниже, можно использовать для малых источников и Гауссовых пучков. Необходимым условием, когда оценка будет считаться приемлемой, является то. что анализ осуществляется в позиции расположенной за пределами Релеевсхого диапазона, где применяют геометрическую/лучевую оптику, и можно (и нужно) использовать дивергенцию поля в дальней зоне.
Примечание 2 — Информацию по местоположению видимого источника можно найти в работе Энрико Гальбьяти {Enrico GaTbiati) «Оценка видимого источника в лазерной безопасности» (см. раздел «Библиография»).
Измерение проводят в следующей последовательности:
• выбирают удобную эталонную плоскость (и убедитесь, что дивергенция постоянна, т.е. эталон ная плоскость находится е дальнем поле);
• определяют угол расхождения в дальнем поле. 6. Перетяжка/сужение пучка находится на рас стоянии. г. от эталонной плоскости (см. рисунок 7) по формуле
г- <с0/(2 tan(8/2)).
где г — расстояние от эталонной плоскости до виртуальной точки фокуса малого источника.
Дявмгф лучга • амбр» ной чвато л шоиой платности млучвния нйЗггвлйнной плоскости
Рисунок 7 — Местоположение перетяжки пучка при Гауссово*.! пучке
ГОСТ IEC/TR 60825-13—2016
В некоторых случаях (например, для линейных лазеров с цилиндрическими линзами или основ ных астигматических пучков) могут существовать несколько перетяжек пучка. Сведения, относящиеся к линейным лазерам приведены в таблице 1. Для астигматических пучков с перетяжками отдельных пуч ков в х и у (перпендикуляр к оптической оси) необходимо проанализировать и местоположения пере тяжки пучка, и среднюю точку. Следует использовать наихудший случай.
Сканирующие пучки рассмотрены в 7.8.
7.5.3 Методы определения стягиваемого угла, а
7.5.3.1 Общие положения
Существуют несколько рекомендуемых методов определения стягиваемого угла видимого источ ника. Разные методы обеспечивают разные степени точности и объективно требуют разного объема работ и материальных затрат. Выбор используемого метода определяется необходимой степенью точ ности. т.е. приближением к МРЕ или AEL. и в некоторых случаях сложностью.
В настоящем стандарте рассмотрены следующие методы в порядке увеличения их сложности:
a) консервативный стандартный метод (по умолчанию) (7.5.3.2);
b) метод, используемый для простых источников, таких как поверхностные излучатели или полно стью диффузные пучки (7.5.3.3):
c) метод измерения стягиваемого угла, используемый для произвольных источников (7.5.3.4);
d) метод распространения лучка (7.5.3.5).
7.5.3.2 Консервативный стандартный метод (по умолчанию)
Если стягиваемый угол. or. неизвестен и не существует метода его экспериментальной оценки, можно либо выполнить приемлемую оценку, подтверждаемую количественно, либо выбрать консерва тивное стандартное значение.
Стандартное значение (значение по умолчанию) стягиваемого угла. а. составляет 1.5 мрад; при а ниже этого значения AEL не меняется. Такое значение стягиваемого угла а определяет значения коэффициента С6 = 1.0 и параметра Т2 - 10 с. Рассчитанные таким образом пределы могут быть ис
кусственно заниженными, поэтому метод применять не опасно. Как указано выше, этот метод хорошо
использовать в качестве первого приближения. Часто последующий анализ не требуется.
7.5.3.3 Метод, используемый для поверхностных излучателей или диффузных пучков
Для поверхностных излучателей, таких как диффузно пропускающие или отражающие лазерных пучки, можно использовать упрощенный анализ. Для таких источников реальный источник является таким же, как видимый источник, и поэтому для определения стягиваемого угла можно использовать размер реального источника. При таком рассмотрении размер sas на рисунке 6а становится равным
диаметру реального источника, а Dacc — аккомодационное расстояние глаза до источника становится
равным реальному расстоянию между тазом и источником. Для определения стягиваемого угла, а,
можно использовать следующую формулу
о = 2 \an-HsJ2 Оасс) = 2 tan '(<у2г).
где tan'* — величина, обратная тангенциальной тригонометрической функции.
Если значение стягиваемого угла, о. достаточно мало, тригонометрическую функцию можно упро стить согласно выражению
где d% — диаметр поверхностного излучателя;
а - { djr),
г— расстояние между поверхностным излучателем и глазом (или измерительной апертурой).
При использовании оптики (например, встроенных линз, проекционных объективов или отража теля) размер и местоположение видимого источника изменяются. 8 этом случае требуется проведение более детального анализа, представленное в следующем подразделе.
7.5.3.4 Метод, используемый для произвольных источников
Общим методом определения стягиваемого угла