Степень теплового поражения роговицы зависит  от поглощенной дозы облучения, причем травмируется главным образом поверхностный, тонкий слой. Если в интервале волн 1,2—1,7 мкм величина энергии облучения превышает минимальную дозу облучения, то может произойти полное разрушение защитного эпителиального слоя. Ясно, что подобное перерождение тканей в области, положенной непосредственно за зрачком, серьезно сказывается на состоянии органа зрения.

     Следует иметь в виду, что радужная оболочка, отличающаяся высокой степенью пигментации, поглощает излучение практически всего инфракрасного диапазона. Особенно сильно подвержена она действию излучения длиной волны 0,8—1,3 мкм, поскольку излучение почти не задерживается роговицей и водянистой жидкостью передней камеры глаза.

     Минимальной величиной плотности энергии  облучения в интервале волн 0,8—1,1 мкм, способной вызвать поражение  радужной оболочки, считают 4,2 Дж/см². Одновременное поражение роговой и радужной оболочек всегда носит острый характер, а поэтому оно наиболее опасно.¹⁰

     Поглощение  средами глаза энергии излучения  в инфракрасной области, падающей на роговую оболочку, растет с увеличением  длины волны. При длинах волн 1,4—1,9 мкм роговица и передняя камера глаза поглощают практически все падающее излучение, а при длинах волн выше 1,9 мкм роговица становится единственным поглотителем энергии излучения.

     При оценке допустимых уровней лазерной энергии необходимо учитывать суммарный  эффект, производимый на прозрачные среды глаза, сетчатку и сосудистую оболочку. Оценим действие лазерного излучения на сетчатую оболочку глаза.

     Прогнозируя возможность опасности лазерного  облучения, необходимо учитывать:

     - тип лазера и опасность, которую могут представлять его отдельные узлы;

     - атмосферные условия (количество водяных паров в воздухе, степень его чистоты);

     - наличие средств защиты, а также индивидуальные особенности человека, который может подвергаться облучению.

     Для защиты глаз от лазерного излучения  с низкой энергией предлагаются многослойные фильтры с пропусканием световой энергии порядка 105 Вт/см² в зоне высокого отражения и более 0,8 Вт/см² в прозрачной зоне. Величина коэффициента поглощения для данного фильтра выбирается с таким расчетом, чтобы не происходило его разрушение, и уровень прошедшего через него излучения оказывался таким, чтобы последующий фильтр также не разрушался.

     Однако  даже при резком возрастании мощности когерентного светового излучения, при котором может произойти  растрескивание первого фильтра, он продолжает эффективно поглощать световое излучение. Для вывода каждого фильтра из строя необходимо полное их разрушение.¹¹

     Комбинируя  наборы различных фильтров, можно  создавать защитные очки для разных длин волн. Наряду с защитными очками (светофильтрами) обслуживающему персоналу рекомендуется применять специальные (диффузные) экраны. Для защиты рук рекомендуется использовать кожаные перчатки. При работе с лазерами могут быть три варианта поражения лазерным излучением, которые должны приниматься во внимание при разработке мероприятий по технике безопасности:

     1) прямое воздействие излучения,  при этом уровни плотности  энергии, вызывающие тяжелые последствия,  сравнительно невелики;

     2) зеркальное отражение луча, являющееся  не менее опасным для органа зрения;

     3) диффузно рассеянное отражение  лазерного луча от стен, поверхностей  приборов и т. д.

     Получаемые  значения плотностей энергии лазерного излучения зависят от отражающих свойств материалов объектов, которые могут находиться на пути лазерного луча. В повседневной работе с лазерами, особенно в закрытых помещениях, наибольшее значение приобретает отраженное лазерное излучение. Плотность энергии в этом случае может быть выше порога поражения сетчатки глаза и превышать безопасные уровни на несколько порядков.¹²

     Отрицательное действие излучения лазеров на глаза людей может быть уменьшена путем экранирования устройств квантовой электроники, рациональным расположением рабочих мест, мерами личной безопасности. Для защиты обслуживающего персонала от лазерного излучения проводят мероприятия по технике безопасности, которые подразделяются на организационно-технические и индивидуальные. 
 
 
 
 
 

      4. Основы лазерной безопасности

      4.1 Классы безопасности лазеров

     Лазерное  излучение представляет собой электромагнитное излучение. Видимость (невидимость) лазера определяется длиной волны его излучения. Длина волны лазеров практически соответствует длине волн видимого света, а также инфракрасного диапазона волн.¹³

     Свет 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.¹⁴

     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.¹⁵

     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.

     Наиболее  известной и чаще используемой является классификация, состоящая из четырех  классов безопасности лазерных систем.

     Класс безопасности I (лазеры сверхмалой мощности). Лазеры этого класса считаются полностью безопасными для человека. К этому классу относятся лазеры и лазерные системы, которые ни при каких условиях облучения, присущих данному лазерному прибору, не могут излучать световой поток c уровнем, превышающим предельные величины облучения для глаз, т.е. лазерные системы класса I не могут причинить вреда человеку. К этому классу относятся лазеры мощностью менее 0.39 мВт. Но стоит обратить внимание на то, что приборам класса безопасности I могут соответствовать изделия, в которых используются лазеры с большей мощностью. В этом случае более опасный лазер размещают в защитном корпусе, который проектируется таким образом, что опасное излучение ни при каких условиях не должно выйти за пределы этого корпуса. Так, например, если просмотреть руководство пользователя или технические характеристики лазерных принтеров, можно найти ссылку, что данное изделие (лазерный принтер) относится к устройствам класса I. В то же самое время при описании характеристик блока лазера указывается, что данное изделии соответствует классу IIIB. Вот такое противоречие, которое объясняется довольно легко. Сам лазер относится в группе IIIB, а весь блок лазера к группе I. Это возможно, так как лазер находится внутри модуля и закрыт различными блокировочными крышками. Однако во время проведения ремонтных работ крышки блока лазера могут быть удалены, что приводит к возможности облучения сервисного инженера лазером класса IIIB, что может привести к определенным травмам. Подавляющее большинство разработчиков устройств на основе лазеров проектируют свои изделия таким образом, чтобы они относились к классу I. Но при ремонте, когда специалисты, производящие работы получают доступ непосредственно к лазеру, вся безопасность системы нарушается, и устройство смело можно относить уже к другой, более опасной, группе.

     Класс безопасности II (лазеры малой мощности). Лазеры и лазерные системы этого  класса должны генерировать видимый  лазерный луч, слишком яркий для  того, чтобы можно было смотреть на него (пусть даже короткий период времени). Не считается опасным мгновенный взгляд на луч. Если луч лазера этого класса попадает в глаз, то, быстро закрыв глаз, можно избежать любого, даже малейшего повреждения зрения. Мощность лазеров этого класса составляет менее 1 мВт. Как правило, при попадании лазерного луча в глаз человек инстинктивно стремится закрыть глаза, что в случае лазеров класса II защитит от травм. Однако если намеренно продолжать смотреть на лазер, то луч класса безопасности II может вызвать повреждение зрения (обычно временное).

     Класс безопасности III (лазеры средней мощности). Лазеры и лазерные системы этого  класса могут излучать любые длины  волн, но не могут создавать опасное  рассеянное отражение (отражение во многих направлениях), если только они  не сфокусированы или их действие не наблюдается в течение продолжительного времени в ограниченной области. Эти лазеры и лазерные системы не считаются пожароопасными и не опасны для кожного покрова человека. Мощность лазеров класса III составляет менее 0.5 Вт. Смотреть прямо на луч опасно

     Класс безопасности III разделяется на два  подкласса: IIIA IIIB. К подклассу IIIA относятся  лазеры и лазерные системы, которые  при обычных условиях не представляют опасности, если смотреть на них без  защиты только мгновенно. Они могут  представлять опасность, если смотреть не них через оптические фокусирующие системы. К подклассу IIIB относятся лазеры и лазерные системы, которые могут вызвать травмирование зрения при прямом взгляде на луч. Травму может вызвать и направленное отражение луча, например от зеркала. Как уже говорилось выше, подавляющее большинство лазеров для лазерных принтеров относится именно к этому классу безопасности.

     Класс безопасности IV (лазеры большой мощности). Лазеры этого класса создают прямую опасность здоровью человека как  при направленном, так и при рассеянном отражении луча. Кроме того, лазеры этого класса могут быть пожароопасными и могут вызывать ожоги кожного покрова человека. 

     Таблица 1. Классы безопасности лазеров.