Alle ressurser

Laserklasser og lasersikkerhet i fiberoptikk

Innen fiberoptikk brukes det lasere både på alle fiberlinker og i ulike instrumenter. Mange har nok lurt på hvor farlige disse laserne er når man har sett stadige advarsler om for eksempel laserpekere. Her skal vi prøve å forklare litt rundt dette.

Hvordan skader lasere øyet?

Lys med ulike bølgelengder kan skade øyet på ulike måter. Her ser vi på det som er relevant innen fiberoptikk.

Bølgelengder under 1400 nm

Diagram av øyet

Synlig lys har bølgelengder mellom ca. 400 nm (fiolett) og ca. 750 nm (rødt). På en singlemodus fiber brukes normalt bølgelengder i området 1260-1620 nm som altså er usynlig infrarødt lys. Men dette lyset oppfører seg likevel ganske likt i øyet opp til rundt 1400 nm.

Det vil si at det går gjennom hornhinnen, fokuseres av linsen, går gjennom glasslegemet og treffer netthinnen på et ørlite område.

Dermed vil for høy effekt i dette bølgelengdeområdet kunne føre til midlertidige eller varige skader på netthinnen, som i verste fall kan føre til en sort flekk i den skarpeste delen av synsfeltet.

Bølgelengder over 1400 nm

For lengre bølgelenger vil ikke lyset nå inn til netthinnen. Det vil i stedet bli absorbert i den fremre delen av øyet. Denne absorbsjonen fører til oppvarming og den vanligste skaden ved for høye effekter vil derfor være forbrenning av hornhinnen. Dette minner om snøblindhet og er smertefullt men vil vanligvis gå over.

For veldig høye effekter kan man også få skader i kammervæsken eller linsen, men dette regnes ikke som relevant innen fiberoptikk.

Hvor mye lys er for mye?

De fleste har sikkert hørt om at man ikke kan ha kraftigere laserpekere enn 1 mW, og det er jo en enkel grense å forholde seg til. Men slike lasere er ikke i bruk innen fiberoptikk. I stedet brukes lasere med divergerende stråler og i de aller fleste tilfeller er det usynlig infrarødt lys som benyttes. Da blir svaret på hva som er for mye lys ganske komplisert.

Standarder for laserklassifisering og -sikkerhet

Laserklasser og lasersikkerhet generelt er nå definert av standarden
IEC 60825-1:2014 Safety of laser products - Part 1: Equipment classification and requirements.

Denne inneholder en rekke kriterier for å plassere lasere i en av disse klassene:

Klasse	Beskrivelse
1	Laseren er trygg ved all normal bruk, inkludert når man bruker forstørrende instrumenter.
1C	En spesiell klasse for lasere ment til medisinsk bruk som fjerning av rynker og tatoveringer. Skal være beskyttet slik at man ikke kan få lyset i øynene.
1M	Laseren er trygg ved all normal bruk, unntatt når man bruker forstørrende instrumenter.
2	For synlige lasere med høyst 1mW effekt. Laseren anses trygg på grunn av blunkerefleksen som gjør at eksponeringen blir på under 0,25 sekunder.
2M	For synlige lasere med høyere effekt enn 1 mW og divergerende stråle. Laseren anses trygg på grunn av blunkerefleksen og fordi den divergende stålen gjør at bare en begrenset del av effekten går gjennom pupillen.
3R	For synlige lasere inntil 5 mW. Laserens fare reduseres ved normal bruk på grunn av blunkerefleksen.
3B	For lasere inntil 500 mW. Farlig å få direkte i øyet men diffuse refleksjoner fra matte overflater er ikke skadelige. Må ha nøkkel og sikkerhetsmekanismer som hindrer eksponering.
4	Alle lasere som overskrider kravene til klasse 3B. Kan være farlig også ved diffuse refleksjoner. Kan gi brannskader. Må ha nøkkel og sikkerhetsmekanismer som hindrer eksponering.

Hvilken klasse en gitt laser havner i avhenger av bølgelengde, effekt, varighet på eksponeringen, strålens geometri og hva som regnes som "normal bruk".

Det finnes også en del 2 av denne standarden der sammensatte fiberoptiske systemer blir omhandlet spesielt:
IEC 60825-2:2021 Safety of laser products - Part 2: Safety of optical fibre communication systems (OFCSs).
Denne kommer vi tilbake til lenger nede i artikkelen. Først ser vi på noen vanlige enkeltkomponenter.

Klassifisering av lasere brukt i fiberoptikk

Transceivere

Alle transceivere kommer inn under klasse 1. De har en begrenset effekt, høyst 5 mW, og lyset som kommer ut er divergent slik at en begrenset del av effekten treffer pupillen. Her er en utregning av hvor stor del av totaleffekten i en fiber som maksimalt vil treffe en pupill på 7 mm i en gitt avstand fra fiberenden/konnektoren:

Den blå linjen viser andelen i prosent mens den hvite viser hvor mange dB reduksjon dette tilsvarer. For laserklassifisering brukes en avstand på 100 mm. Det som regnes som en trygg effekt ut av fiberen vil dermed være 20-30 dBm, tilsvarende 0,1 til 1 Watt, avhengig av bølgelengde.

Instrumenter

Instrumenter som lyskilder og OTDR'er kommer også inn under klasse 1 med samme begrunnelse som for transceivere.

"Rødlys"/VFL

"Rødlys" eller VFL'er (Visual Fault Locator) sender et kraftig lys inn i fiberen for å lokalisere feil og spore fiberen gjennom et rom eller en kort link. Selv om disse gjerne sender med effekter på inntil 20 mW kommer de inn under klasse 2M. Dette er fordi lyset er synlig slik at man blunker om man får dem i øynene og fordi strålen er divergent slik at bare en liten del av effekten treffer pupillen.

Om man ser rett inn i konnektoren på disse på kort avstand eller prøver å motarbeide blunkerefleksen kan de likevel være skadelige så de bør behandles med respekt.