Выбор безопасных для зрения длин волн излучения в УФ и ближнем ИК спектральных диапазонах для задач дистанционного лазерного зондирования

Научная библиотека Комментариев к записи Выбор безопасных для зрения длин волн излучения в УФ и ближнем ИК спектральных диапазонах для задач дистанционного лазерного зондирования нет

Белов М. Л., Городничев В. А., Кравцов Д. А., Черпакова А. А. // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Электрон. журн. 2016. № 02. С. 105–122., DOI: 10.7463/0216.0832497

Рассмотрена задача выбора безопасных для зрения длин волн излучения в УФ и ближнем ИК спектральных диапазонах для дистанционного зондирования. Показано, что выбор наиболее эффективной с точки зрения величины регистрируемого лидарного сигнала и безопасной для зрения длины волны излучения зависит от конкретной задачи лазерного зондирования. Для задачи лазерного зондирования природных образований существенное преимущество имеет длина волны излучения 1,54 мкм в ближнем инфракрасном спектральном диапазоне. Однако, для задачи лазерного аэрозольного зондирования в земной атмосфере длина волны излучения 1,54 мкм в ближнем ИК диапазоне не имеет явного преимущества перед длиной волны излучения 0,355 мкм в ультрафиолетовом спектральном диапазоне.

Лазерные системы дистанционного зондирования предназначены для решения широкого круга задач – экологического мониторинга газовых и аэрозольных загрязнений атмосферы, обнаружения и классификации нефтяных загрязнений на морской поверхности, дистанционного определения оптических характеристик и параметров движения объектов, получения данных о профиле скорости ветра в атмосфере, дистанционного зондирования характеристик земных поверхностей и др. [1-3].
Внедрение лазерных систем дистанционного зондирования связано с определенной опасностью для органов зрения человека [4]. Хотя чувствительность тканей глаза сравнительно мало отличается от чувствительности других тканей, в частности кожи и слизистых оболочек, однако в силу фокусирующих свойств оптической системы глаза плотность излучения на сетчатке резко возрастает. Именно поэтому структуры глаза, и в первую очередь сетчатка, являются основным критическим органом по отношению к лазерному излучению.

Воздействие лазерного излучения видимого (0,38 – 0,78 мкм) или ближнего инфракрасного (0,78 – 1,4 мкм) диапазонов спектра может вызвать повреждение сетчатки. При повреждении сетчатки легкой степени на глазном дне наблюдается небольшой участок сетчатки, разрыв ее ткани, возможен выброс участка сетчатки в стекловидное тело. Эти повреждения сопровождаются кровоизлиянием в сетчатку, в пред- или подсетчаточное пространства или стекловидное тело.
Воздействие ультрафиолетового (0,18 – 0,38 мкм) или инфракрасного (>1,4 мкм) лазерного излучения может привести к повреждению роговицы. При повреждении роговицы появляется боль в глазах, спазм век, слезотечение, гиперемия слизистых век и глазного яблока, их отек, отек эпителия роговицы и эрозии. Тяжелые повреждения роговицы сопровождаются помутнением влаги передней камеры.
Лазерное излучение с длинами волн 0,18 – 0,38 мкм и свыше 1,4 мкм воздействует на передние среды глаза и является более безопасным, чем лазерное излучение с длинами волн 0,38 – 1,4мкм [4].

Анализ возможностей лазерного зондирования на различных длинах волн излучения для разных задач мониторинга природной среды и локации в той или иной степени затрагивался в [1,2,5-8] и других работах. Однако, адекватного сравнения возможностей лазерных систем на безопасных для зрения длин волн излучения в УФ и ближнем ИК диапазонах (использующего оптические модели атмосферы, корректно работающие в обоих спектральных диапазонах) не проводилось.
В статье с использованием оптических моделей атмосферы, корректно работающих как в УФ, так и ближнем ИК диапазоне, проводится анализ эффективности использования безопасных для зрения длин волн излучения для широкого круга задач дистанционного зондирования.

1. Постановка задачи
Выбор оптимальной длины волны зондирования во многом определяется конкретной задачей зондирования. Однако, требование безопасности для глаз часто приводит разработчиков лазерных систем к необходимости выбора между УФ (0,18 – 0,38 мкм) и ближним ИК (свыше 1,4 мкм) спектральным диапазонами.
Для лазерных систем, предназначенных для работы в земной атмосфере, возможные спектральные диапазоны сокращаются.
В ближнем ИК спектральном диапазоне возможные длины волн ограничены окнами прозрачности атмосферы 1,5 — 1,8 мкм и 2,1 — 2,4 мкм (в основном из-за поглощения парами воды и углекислым газом). В этих окнах прозрачности возможными лазерными источниками могут быть оптические параметрические генераторы, лазеры на эрбиевом стекле, лазеры на алюмо-иттриевом гранате с легированием гольмием и др.
В УФ спектральном диапазоне из-за сильного поглощения кислородом и озоном реальной альтернативой ближнему ИК диапазону может быть только длина волны 0,355 мкм (третья гармоника лазера на иттрий-алюминиемом гранате, активированном ионами неодима).

В статье проводится выбор безопасных для зрения длин волн излучения в УФ (0,355 мкм) и ближнем ИК (~1,54 и ~2 мкм) спектральных диапазонах с точки зрения ослабления и рассеяния в атмосфере (за счет селективного поглощения газовыми компонентами, молекулярного и аэрозольного рассеяния с использованием оптических моделей атмосферы, корректно работающих в УФ и ближнем ИК диапазонах) и отражения от природных образований для разных задач дистанционного зондирования.

Полное содержание статьи: https://technomag.bmstu.ru/file/out/835203

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top