Schutz gegen Lasern

Die schädigenden auswirkungen von lasern

Laser können das Augengewebe auf Grund unterschiedlicher Prozesse schädigen:

• Thermische Schäden oder Verbrennungen:
  Laser können Verbrennungen auf der Netzhaut des Auges hervorrufen, insbesondere Nahinfrarot-Laser (NIR) können einen raschen Temperaturanstieg der Augenflüssigkeit verursachen, der zu explosionsartigen Verbrennungen führt.
• Photochemische Schädigung:                                                                                                                                
  Ursache dafür ist, dass Licht eine chemische Reaktion im Gewebe auslöst.

Im Laufe des letzten Jahrzehnts haben Polizei und Sicherheitskräfte weltweit eine zunehmende Bedrohung durch den Missbrauch von Laserpointern festgestellt, da diese preisgünstigen Geräte immer zugänglicher und leistungsstärker geworden sind. Besonders beliebt bei Demonstranten ist der Einsatz von grünen Lasern. Der prozentuale Anteil der Lasernutzung bei Protesten stellt sich wie folgt dar:

• 90-95% Grüner Laser
• 5-10% Violetter/blauer Laser
• 1% Roter Laser        

2018 meldete die britische Zivilluftfahrtbehörde (Civil Aviation Authority) 775 Vorfälle mit Laserlicht gegen britische Verkehrsflugzeuge¹, während 2020 die US-amerikanische Bundesluftfahrtbehörde (Federal Aviation Authority) 6.852 Vorfälle gegen US-Verkehrsflugzeugen registrierte².

Aufgrund der zunehmenden Verbreitung von Lasern werden auch vermehrt sichtbare Laser (rot und grün) und unsichtbare Laser (Nahinfrarot) weltweit in Laserzielgeräten des Militärs zum Einsatz gebracht.
Mit dem zunehmenden Einsatz steigt aber auch das Risiko für die Soldaten, unabsichtlich schädlichen Lasern ausgesetzt zu werden, was bei Nahinfrarot-Lasern umso mehr gilt, da diese nicht sichtbar sind.

¹The UK Civil Aviation Authority
²The Federal Aviation Administration

Klassifikation von lasern

Wie in der nachstehenden Tabelle verdeutlicht, gibt es Laser mit zahlreichen unterschiedlichen Leistungsstärken. Ein handelsüblicher Laserpointer ist in der Regel ein Klasse-2-Laser mit weniger als 1 mW, der als solcher keine große Gefahr darstellt. Allerdings kann man online sehr leistungsstarke Laserpointer der Klasse 4 zu erwerben. Die Mehrzahl der von Militär und Polizei verwendeten Schusswaffen-Entfernungsmesser (target pointers) gehört zur Klasse 3R - wenige zur Klasse 3B - und die überwiegende Zahl der Laser-Zielmarkierer (laser target designators) zur Klasse 4.

Aspekte und Technologie von Laserschutzglas

Die Laserschutztechnologie kann den notwendigen Schutz auf verschiedene Weise gewährleisten. Dabei sind drei Hauptelemente zu berücksichtigen:

• Frequenz (Nanometer (nm))
• Optische Dichte (OD)
• Lichtdurchlässigkeit (tL)

Frequenz:
Der Wert in Nanometern (nm) gibt Art/Farbe des Lasers (Wellenlänge) an, wovor das Glas schützen soll. Beispielsweise ist 532 nm der dominante Parameter bei grünen Lasern.

Optische Dichte und Verzerrung:
Der Wert der optischen Dichte (OD) gibt das Schutzniveau gegen die angegebenen nm an. Hat beispielsweise ein Laserpointer einen Sicherheitsabstand zum bloßen Auge von 100 Metern, so ist man bei Verwendung von Laserschutzglas mit einem OD von 1 in 10 Metern Entfernung sicher, bei einem OD von 2 in 1 Meter Entfernung usw.

Die folgende Tabelle veranschaulicht, dass bei der Anwendung von Laserschutzglas mit einer OD von 5 ein Laser-Sicherheitsabstand von 2 Kilometern nunmehr mit einem Abstand von 2 cm sicher ist.

Laserschutzgläser sind von Natur aus getönt/farbig, denn die reduzierte Lichtdurchlässigkeit und die Blockierung von Wellenlängen verändern die Wahrnehmung einer bestimmten Farbe. Eine hohe OD führt außerdem häufig zu stärkeren Farbverzerrungen des Bildes. Die Gefahren und Risiken, vor denen es sich zu schützen gilt, sind unbedingt zu analysieren, damit eine möglichst niedrige OD zum Schutz vor visuellen Beeinträchtigungen ermittelt werden kann.

Anhand der nachstehenden Abbildung lässt sich diese Verzerrung und die Auswirkungen von zwei verschiedenen Lasern bei zwei unterschiedlichen OD-Werten veranschaulichen. Das Bild verdeutlicht, wie sich Laserschutzglas bezüglich Tönung, Lichtdurchlässigkeit und Blendungsfreiheit auf die eigene Sicht auswirkt.

Auf dem Bild sehen Sie das visuelle Motiv ohne Laserschutzglas (linke Spalte), ein filter mit OD = 1 (mittlere Spalte) und ein Filter mit OD = 3 (rechte Spalte) ohne Laser (obere Reihe), mit ≈ 5mW Laserpointer (mittlere Reihe) und mit ≈ 500mW (untere Reihe).

Lichtdurchlässigkeit des sichtbaren LIchts (tL):
Abhängig von der Farbe des Glases wird Licht in unterschiedlicher Intensität das Glas passieren. Beschrieben wird dies anhand des Prozentsatzes der Lichtdurchlässigkeit des sichtbaren Lichts durch das Glas. Mit einem Photometer wird dieser Wert gemessen und anschließend klassifiziert.

Bei einem niedrigen tL%-Gehalt wird weniger Licht durchgelassen, d.h. die Sicht ist dunkler, während bei einem hohen tL%-Gehalt mehr Licht durchgelassen wird, d.h. die Sicht ist heller.

Zum Schutz vor Lasern bei Tag und Nacht sowie vor Lasern im sichtbaren und infrarotnahen Bereich ist es wichtig, mehr Aspekte zu berücksichtigen als den oben genannten tL, der nur die Sicht bei Tag und das sichtbare Lichtspektrum einbezieht.

>> Tag- und Nachtsicht

Unter photopischem Sehen versteht man das Sehen bei ausreichender Helligkeit, wie z.B. bei normalem Tageslicht. Es erlaubt die Farbwahrnehmung, die durch die Zapfenzellen der Netzhaut vermittelt wird. Diese Zellen haben die größte Sehschärfe und sind verantwortlich für die Farbempfindlichkeit des Auges.

Skotopisches Sehen ist das Sehen bei schwachen Lichtverhältnissen, in der Dunkelheit (Nachtsehen). Bei schwachem Licht sind die Zapfenzellen nicht so leistungsfähig wie die Stäbchenzellen, weshalb das skotopische Sehen allein durch Stäbchenzellen erfolgt. Die maximale Lichtempfindlichkeit liegt bei grünem Licht um 555 nm, der Wellenlänge, bei der die Zapfen in unserer Netzhaut am aufnahmefähigsten sind. Jedoch liegt die photopische Empfindlichkeit in den blau-grünen Bereichen des Lichtspektrums mit 507 nm etwa 50 nm niedriger, da hier die Stäbchen am aufnahmefähigsten sind.

Zum besseren Verständnis, wie gut ein Glas bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen wirkt, haben wir zwei weitere Parameter definiert:

Integrierte visuelle photopische Transmission (IVPT)
Diese Berechnung berücksichtigt die spektrale Reaktion des menschlichen Auges bei Tageslicht, um die Wahrnehmung der Transmission durch einen Filter zu bestimmen.

Integrierte visuelle skotopische Transmission (IVST)
Durch diese Berechnung wird die spektrale Reaktion des menschlichen Auges beim Nacht-Sehen ermittelt, um die Wahrnehmung der Transmission durch einen Filter zu bestimmen.

Zusammenfassung

Der Wert der gewählten Nanometer (nm) in Kombination mit dem OD-Wert beeinflusst die Lichtdurchlässigkeit. Je höher der Nanometer-Unterschied in einem Glas ist, desto niedriger ist der tL. Entsprechendes gilt für die OD - je höher die OD, desto dunkler ist das Glas. Will man "das perfekte Laserschutzglas“ herstellen, das vor allen Nanometern schützt, so wird das Glas sehr dunkel sein - nahezu unbrauchbar. Deshalb ist es wichtig, eine sorgfältige Risikobewertung durchzuführen, um das richtige Glas auswählen zu können.

Für Brillen, die bei schwachen Lichtverhältnissen oder in der Nacht verwendet werden, ist der skotopische Wert sehr bedeutsam. Wie vorstehend beschrieben und illustriert, gibt der skotopische Wert die Sehkraft bei sehr schwachem Licht (Nachtsicht) an.
Ist die skotopische Transmission eines Laserschutzglases - oder eines beliebigen Glases - zu gering (unter 15 %), entspricht das Resultat dem Tragen einer klassischen grauen Brille bei Dunkelheit. Außerdem wird die Nutzerfreundlichkeit stark eingeschränkt sein, da die Funktionalität der Stäbchen erheblich reduziert ist.

WX Laserschutzglas

Wiley X hat im Hinblick auf die Komplexität der Technologie verschiedene Standardkombinationen von Laserschutzgläsern zusammengestellt. Insgesamt umfasst die Kollektion das gesamte Spektrum der von Militär und Polizei am häufigsten angewendeten Nanometer.

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