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雷射安全防護注意事項4
https://www.steo.com.tw/ 超鋒科技股份有限公司
超鋒科技股份有限公司 238 新北市新北市樹林區東豐街49巷45號
飛秒雷射脈寬窄、頻譜寬,對色散會有特別嚴格的要求。 短脈衝對色散非常敏感,當脈衝長度的平方小於群延遲色散時,會產生顯著的脈衝展寬。 只有低色散的鏡片和膜層才能保證飛秒雷射在傳播過程中保持原有的特性。 同時,飛秒雷射在傳播過程中不可避免地會發生展寬或啁啾,需要利用特別的負色散鏡進行調節補償,因此低群速度色散GDD反射鏡和負色散鏡對飛秒雷射的應用特別關鍵。低群色散GDD鏡片和高品質負色散鏡,需要獨特的膜層技術能夠精確控制鏡片和膜層的色散特性。由於不同頻率復色光的光在同一介質中的折射率不一樣,因此不同頻率的光相速度也不一樣,導致它們會以不同的折射角被分解而在出射區域形成光譜,這就叫色散。 群速度的概念和波包相關,波包相當與多種頻率得光波組成的集合。 波包最大振幅處的傳播速度就是群速度。 當波包在介質中傳播史,由於波包中不同頻率得光波會有不同的傳播速度,於是波包的形狀會發生變化,這就是群速度色散(GVD,Group Velocity Dispersion),也稱之為群速彌散。 當脈衝長度的平方小於群延遲色散時,會產生顯著的脈衝展寬。 下圖是當脈衝通過介質時產生的脈衝展寬現象。GVD本質上指的是群速度在光通過透明介質時,它發生的變化和頻率或波長有關的現象。 這個術語也可以用作一個精確定義的量,即逆群速度對角頻率(有時是波長)的導數,GVD的值可以由以下公式表達:GVD=∂∂ω1vg=∂∂ω∂k∂ω=∂2k∂ω2其中k是頻率相關的波數,在考慮到與波導相關的應用時,我們可以用β進行代替。由於群速度色散是單位長度的群延遲色散,當我們要計算一個波導的群延遲色散時,可以用群速度色散與波導長度進行相乘,其基本單位是s2/m。 例如,二氧化矽在800 nm處的群速度色散為35 fs2/mm,在1500 nm處的群速度色散為- 26 fs2/mm。 在這些波長之間的某個地方(約1.3微米),存在著零色散波長。在光纖通信中,群速度色散的定義不是群速度對角頻率的導數,而是定義為對波長的導數。 由以下GVD參數可以計算出:Dλ=∂∂λ1vg=-2πcλ2∙GVD=-2πcλ2∂2k∂ω2上述的這個量通常以ps/(nm km)為單位(每納米波長變化的皮秒數和公里傳播距離)。 例如,20ps /(nm km)在1550nm(電信光纖的一個典型值)相當於- 25509 fs2/m。重要的是要認識到由於長波長對應較小的光學頻率而產生的GVD和Dλ的不同意義。 正態色散意味著隨著光頻率的增加群速度降低; 這在大多數情況下都會發生,而負色散與之相反。 根據不同的情況,群速度色散可以有不同的重要影響: 它與超短脈衝的色散時間展寬或壓縮有關。 在光纖中,非線性效應強烈地依賴於群速度色散。 例如,可能會有光譜展寬或壓縮,這取決於色散特性。 在參數非線性相互作用中,色散也是不同波群速度不匹配的原因。 例如,它可以限制倍頻器、光參量振蕩器和放大器的交互頻寬。 綜合上述原因,我們知道超快雷射由於時間脈寬窄,頻域譜寬較大,因此對色散會有特別嚴格的要求。 短脈衝對色散非常敏感。 當脈衝長度的平方小於群延遲色散時,會產生顯著的脈衝展寬。 群速度只有在群速彌散效應非常小的情況下才有意義,如果群速彌散效應非常大,波包可能很快就會解體,這時的群速度也就沒有意義了。 只有低色散的鏡片和膜層才能保證飛秒雷射在傳播過程中保持原有的特性。 只有低色散的鏡片和膜層才能保證飛秒雷射在傳播過程中保持原有的特性。 要使群速度色散非常小,就必須使得波包的頻寬非常小。群延遲色散(GDD)和三階色散(TOD)如果脈衝被介質反射鏡反射,改反射鏡表面鍍由高、低折射率交替相疊的薄膜層,會有一個相移在原始和反射的脈衝之間產生。 一般來說,相移Φ(ω)在中心頻率附近ω0可能擴大ω0附近的泰勒級數頻率表達式為:其中Φ' (ω0)為群延遲(GD,Group Delay),Φ'' (ω0)為群延遲色散(GDD,Group Delay Dispersion),Φ''' (ω0)為三階色散(TOD,Third Order Dispersion),更嚴格地說,這種展開式只適用於完全可以解的模型,變換限制高斯脈衝的傳播和純相位色散。 對於非常短的脈衝和振幅和相位色散的組合,數值計算可能是必要的。 然而,這一擴展清楚地顯示了單個術語的物理意義:假設相移是線性的頻率(即GD≠0, GDD = 0和TOD = 0脈衝頻寬),反射的脈衝是由不斷的群延遲的影響而發生相位延遲,當然,縮放的振幅反射率和脈衝頻譜仍將不失真。 當GDD≠0時,觀察到兩個重要效應:反射脈衝被暫時加寬。 這種展寬效應只取決於GDD的絕對值。我司提供「低GDD雷射鏡片」,即鏡片在給定波長範圍內|GDD|<20 fs2; 當脈衝被這些反射鏡反射時,需要這個鏡片的作用來保持脈衝形狀。此外,脈衝變成“啁啾”,即它在脈衝時間改變其瞬時頻率。 這種效應取決於GDD的信號,所以暫態頻率可能會變高(上調-啁啾,GDD>0)或更低(向下-啁啾,GDD<0)。 這允許通過使用負GDD反射鏡來補償非線性光學元件的正GDD效應。 如下圖所示,可以通過正負GDD來平衡色散的震蕩。同時,飛秒雷射在傳播過程中不可避免地會發生展寬或啁啾,需要利用特別的負色散鏡進行調節補償,因此低群延遲色散GDD反射鏡和負色散鏡對飛秒鐳射的應用特別關鍵。 TOD還決定了脈衝長度和脈衝形狀(有可能引起脈衝失真),在脈衝長度為20fs及以下時,TOD是一個非常重要的因素。 在低群色散GDD鏡片和高品質負色散鏡領域,需要獨特的膜層技術能夠精確控制鏡片和膜層的色散特性。 https://www.steo.com.tw/hot_512703.html 群速度色散(GVD)和群延遲色散(GDD) 2025-04-02 2026-04-02
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相關連結:https://lcmfal.iams.sinica.edu.tw/unrestricted/lab_facilitie ...

雷射傷害
  • 直射眼睛傷害
    →妨礙視覺
    →引起各類眼睛病變
  • 眼睛長時間暴露於強光
    →引起各類眼睛病變
  • 強雷射光直射皮膚
    →皮膚燒傷

雷射危險等級
  • 第一級:低輸出雷射,不論何種條件下對眼睛,都不會超過MPE值,可以保證設計上的安全,不必特別管理。
  • 第二級:低輸出的可視雷射,人閉合眼睛的反應時間為0.25秒,用這段時間算出的曝光量不可以超過MPE值。通常1mW以下的雷射,會導致暈眩無法思考,用閉合眼睛來保護,不能說完全安全。
  • 第三級:中輸出雷射,光束若直接射入眼睛,會產生傷害,基於某些安全的理由, 進一步分為3A和3B級。3A級為可見光的連續雷射,輸出為5mW以下的雷射光束,光束的強度不要超過25W/m2。3B級為0.5W以下的連續雷射光,直接在光束內觀察有危險。
  • 第四級:高輸出雷射,有火災的危險,擴散反射也有危險。

主要雷射眼睛傷害
  • 最多的雷射是落在對視網膜造成傷害的波段,尤其是在視網膜上雷射已被聚焦到很小的點,強度提高千倍。
  • 脈衝雷射因其鋒值強度比相同平均功率的連續光雷射高千萬倍以上,極度危險,1 μJ 能量打入瞳孔即可造成傷害。
  • 眼睛看不見的波段(如近紅外光)的雷射因不易察覺更是危險。

雷射使用環境注意事項
  • 非專業人員不能進入實驗區,若必須進入則必須在非實驗進行時間或戴上護目鏡。
  • 遮住鏡面般的反射面─如玻璃櫥窗

  • 電腦螢幕與椅子

文章來源:中央研究院原子分子科學研究所安全委員會


雷射光路架設注意事項


  • 雷射光路保持水平,高度在胸部和腰部之間,以和眼睛高度有夠大的差距。永遠不能把眼睛放在光路高度觀察,也不能拿眼睛來直接看光的出口。
  • 低能量光束遮光使用鋁片噴黑漆或貼黑色膠帶
  • 雷射光路在黑色盒子(壓克力、塑膠瓦楞版)內不僅是保護自己和他人必要的措施,也是光學架設穩定性必然的要求。
  • 真空系統下的雷射光路架設最好設計從從上方開啟腔門而非從側面。
  • 以散射之白卡片、UV card、IR card來看雷射光

個人防護注意事項
  • 除非是已固定安全封閉的光路或有執行上的困難(另尋他法注意防護),否則一定要配戴護目鏡。
  • 護目鏡必須針對你使用的雷射光波段有10萬倍的衰減,而通過安全且在可見光的波段來讓你工作。不是隨便拿個叫做護目鏡的就以為很安全。
  • 護目鏡要能遮住側面來的光。
  • 直接拿強雷射光對眼睛打,有護目鏡也不足以保護。
  • 手錶、戒指因隨著手在光路中移動,最為危險。項鍊在彎腰架設時也很危險。

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