與其他普通光源不同,激光器產(chǎn)生的激光由于其單色性、相干性、準(zhǔn)直性以及高能量密度而更能達到能量集中的效果,從而對人體器官(特別是人眼)造成傷害。對于紅外譜區(qū)的激光,其對人體的傷害主要是熱效應(yīng),對藍光及紫光譜區(qū)的激光,其傷害主要是光化學(xué)效應(yīng)。因此,當(dāng)人眼由于不小心直接面對從激光器或者光纖接頭處出射的激光時,就可能對眼睛造成傷害。而如果是紫外激光,就可能導(dǎo)致角膜發(fā)炎與白內(nèi)障。對于目前使用的1550nm激光器,其工作在遠紅外波段,其主要是對角膜及眼球晶體造成傷害。
在美國,F(xiàn)DA ( Food and Drug Administration ) 屬下的 CDRH ( Center for Devices and Radiological Health ) 負(fù)責(zé)對激光器產(chǎn)品的相關(guān)安全指標(biāo)進行控制。根據(jù)其對人身的潛在危險程度,激光器產(chǎn)品被分成四級,并且規(guī)定了詳細的測試與管理規(guī)范。ANSI (American National Standards Institute)也專門制訂了兩個標(biāo)準(zhǔn) ( Z136.1,z136.2 )對其使用進行了規(guī)范,其中Z136.1是關(guān)于激光器的安全使用的標(biāo)準(zhǔn),Z136.2是關(guān)于以LD與LED作為光源的光纖通信系統(tǒng)的安全使用的標(biāo)準(zhǔn)。在美國以外,IEC ( International Electrotechnical Commission ) 在其825號文獻中也對激光器的基本安全問題作了要求,與CDRH基本相似。
根據(jù)激光器光輻射的不同,CDEH與IEC把激光器與激光器制品分成四級,其分級的依據(jù)是可處理輻射極限AEL ( Accessible emission limit),即AEL是每一級激光器及激光器制品允許的最大輻射。AEL與波長以及在輻射下暴露時間都有關(guān)系。
* 第一級:在正常操作情況下,不會產(chǎn)生對人有傷害的光輻射。
* 第二級:其輻射范圍在可見光譜區(qū),其AEL值相當(dāng)于在第一級產(chǎn)品的輻射中暴露0.25秒時的值。該級產(chǎn)品需要附加警告標(biāo)記,進行安全測試。
* 第三級:分成3a與3b兩級。3a級別對于具有對強光正常躲避反應(yīng)的人來說,不會對裸眼造成傷害,但是對于通過使用透鏡儀器進行觀察的情況,就會對人眼造成傷害。3b級產(chǎn)品包括在200nm至1000000nm范圍內(nèi)的輻射,如果裸眼直視就會造成意外傷害。對其的管理及控制要比第二級嚴(yán)格。
* 第四級:AEL在第三級以上,不但在直視時會對人眼造成傷害,在其他情況下也會造成以外傷害。不但對眼睛,也可能傷及皮膚,甚至引起火災(zāi)。對該類產(chǎn)品要進行嚴(yán)格的管理及控制。
根據(jù)CDRH標(biāo)準(zhǔn),對于使用1550nm激光器以及單模光纖的光纖通信系統(tǒng),第一級產(chǎn)品的輸出功率應(yīng)在8.5mW以下,大于500mW就是第四級。根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn),對于使用1550nm激光器以及單模光纖的光纖通信系統(tǒng),第一級產(chǎn)品的輸出功率應(yīng)在10mW以下,小于50mW是3級,大于500mW就是第四級。
在光通信系統(tǒng)中引入光纖放大器之后,由于光纖放大器的輸出功率大于一般的半導(dǎo)體激光器,作為激光器產(chǎn)品的一種,其使用的輻射安全性也受到大家的關(guān)注。國際電聯(lián)(ITU-T)在制定光通信系統(tǒng),特別是使用光纖放大器的系統(tǒng)(如波分復(fù)用)的標(biāo)準(zhǔn)時,也考慮到了激光器的安全使用問題,在一些建議如G.691、G.692、G.664、G.957等中,都引入了IEC825的相關(guān)定義與說明。
同時,我們注意到,系統(tǒng)的光安全級別與系統(tǒng)中的器件的安全級別是不一樣的。一個設(shè)計良好的系統(tǒng)可以很好的避免其器件引起的意外傷害,而一個設(shè)計不周的系統(tǒng)可能會使器件對人身的傷害變得更嚴(yán)重。
因此,國際電聯(lián)在光通信系統(tǒng)中考慮安全性時除了引用IEC和CDRH相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對器件進行相應(yīng)規(guī)范外,更從系統(tǒng)級別對安全性進行了考慮,提出了ALS、APR、APSD等概念。
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