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1、激光损伤有效性和安全性分析一，对人眼的安全性分析：1.1激光对人眼的损伤机理：激光对人眼损伤机理主要有以下几种1. 热效应眼生物组织在吸收光能后内能增加，热运气加剧；局部温度上升可到100。以上，蛋白 质被破坏，伴有灼伤等伤痛；2. 光压效应光束辐照在生物表面，由光子具有的动量而产生机械压力。另外，在热效应中引起生物 组织膨胀蒸发时也会产生次生冲击波；3. 光化学效应使用生物组织的分子分解，产生光化学变化，造成组织破坏；4. 电磁场效应光波的电磁场使生物组织原子，分子激励和振动。严重时会产生电离而破坏生物组织。因为人眼的透过率特性与激光波长密切相关。具体到1064nm激光，60%被屈光介质 吸
2、收，剩下40%则到达眼底视网膜。光密度达到一定时会损伤屈光介质和视网膜。1.2激光伤眼的临床症状：一般来说脉冲激光在脉宽小于100ns秒，主要呈现热灼伤和力学损坏。1 眼底症状：形成灼伤，血管充血，视网膜出血，穿孔并有脉络膜损伤，直至永久失明。2. 屈光介质症状：主要表现为浑浊，严重是形成白内障；相比而言，视网膜损伤更严重，一旦黄斑中心受伤就是永久性失明。一般而言激光造成 的永久性失明，大多是一个区域的黑点，只有强激光（或长时间）照射造成眼底大面积损伤 才会出现完全性失明。1.3 激光安全性和有效性分析：按美国国防部公布的损伤人眼的能量阈值。1064nm激光在单脉冲工作方式下，脉宽在 1ns1
3、00us 时，能量安全阈值是 5x10-3 mJ/cm2/pulse按国军标GJB 470A-97之引用 在3A等级下安全阈值为1.0x10-2mJ或5x10-2J/m2（即 5x10-3mJ/cm2）但此值在实践中发现太过保守，即使是取此值的上限在短时间内（数秒内）只会让人感 觉少许不适，但不会对人眼造成多大的影响。根据引用资料2显示。在能量密度达到 1563.3mJ/cm2时，1064nm激光器会对兔眼眼底造成可恢复的轻度损伤。考虑到一般安全阈值是在测定值基础上减少10倍而定，故将安全值基准上限的能量密 度提升8倍至43uJ/cm2。此值仍远低于引用资料2的数值，应不会对人眼造成不可逆的物
4、 理损伤。而且能量密度提升后人眼的不适性将会增加，并可能伴随出现眼疲劳，出泪和视觉 模糊等症状。同时由于人眼眨眼保护时间大约是0.2秒，选择3HZ脉冲激光连续工作数秒的工作方 式，一方面在目标保持不眨眼的情况下，激光会持断对目标人眼进行攻击。而在长时间照射 下激光对人眼的攻击有效性会增加，根据引用资料1显示激光照射时间从0.01秒变到1秒 时安全阈值会下降3倍多，即有效性快速提升。理论上只要照射时间足够长，也能对人眼 造成至少是暂时性失明。另一方面只要目标持续眨眼，将不会造成更进一步的损伤，保持其 安全性。当定义对裸眼激光能量密度上限为43uJ/cm2时，具体到产品指标计算如下设定目标使用10
5、X光学系统（望远镜，枪瞄镜等），由于镜头对1064nm有透过率问题， 测定国产某型枪瞄镜在10X时，1064nm激光透过率约为20%。同时由于光学系统的会聚 作用，以10X计算，从光学系统出射到人眼的能量密度是入射到光学系统能量密度的100 倍。则6光学系统入射处上限=43/100 x 5 x 3 = 6.4uW / cm2其下限取其上限的一半并取整即3uW/cm2即得到指标：平均光斑功率密度03p w/cm26 6.4p w/cm2同样由于光斑直径取值60cm则激光单脉冲能量上限为W = 6.4x兀 x302/3 = 6mJ二，对其它光电系统的干扰作用有效性分析：此处光电系统主要指基于CCD
6、、CMOS的光学相机摄像机等影像采集器件。由于其都 是和光学镜头一起使用，并置于光学镜头的焦平面上，故镜头的入射光直径（取决于镜头的 光圈数和焦距）将影响到最终的结果。根据我司的实验结果，如果采用532nm脉冲激光需 要100mW即可将感觉器件打坏，只是基于电路的问题，CCD 一旦损坏就无法使用，而 CMOS则只会损坏横竖两条线。只有更大的能量才会将CMOS完成损坏。但此次使用激光器能量密度是无法达到损坏感光元件的程度。其只能对感光元件造成极 有限的干扰，相当于有光进入镜头，CCD/CMOS需要时间去调整白平衡，其时间取决于激 光的有效入光量和背景光强度。另外由于CCD/CMOS元件对红外光更加敏感，所以大部分只针对白光使用的相机、摄 像机会安装红外滤波片，对安装有此种滤波片的相机，此激光是不会产生任何作用的。
激光损伤的有效性和安全性分析
