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激光指示器

鎖定
激光指示器(Laser pointer),又稱為激光筆、指星筆等,是把可見激光設計成便攜、手易握、激光模組(二極管)加工成的筆型發射器。常見的激光指示器有紅光(650-660nm)、綠光(532nm)、藍光(445-450nm)和藍紫光(405nm)等。通常在彙報、教學、導賞人員都會使用它來投映一個光點或一條光線指向物體,但它可能會破壞或影響導覽物的場所,例如藝術館(有些畫作怕光)、動物園等都不宜使用。《中國民用航空法》和《民用機場管理條例》規定不可以使用激光照射飛行器 [1] 
2024年1月18日報道,市場監管總局、教育部、工業和信息化部聯合發佈公告,加強重點兒童和學生用品安全管理。對使用時存在安全風險或易引發暴力傾向的兒童和學生用品以及類似新產品,如激光筆不得在營銷時宣傳暴力內容和做錯誤的誘導性示範。 [6] 
中文名
激光指示器
外文名
Laser pointer
其它名稱
激光筆、指星筆、雷射筆
常見波長
紅光、綠光、藍光、藍紫光

激光指示器原理

常見的激光指示器
常見的激光指示器(2張)
早期的激光指示器(氦氖)氦氖氣體激光器產生的激光波長為633nm,通常為1mW。最便宜的激光指示器使用深紅色的近670/650nm波長的激光二極管。稍貴的用紅色,橙色的635nm的二極管。其他顏色也是可能的,532 nm的綠色激光是最常見的替代品。後來出現了橙黃色的激光指示器,波長為593.5 nm。2005年出現了473nm的藍色激光指示器,在九月面世。在2010年初,出現了藍紫激光指示器,波長為405 nm。
當場從激光束的亮度取決於激光功率,表面的反射率。同樣的功率,人眼在綠色區域(波長520-570nm)的頻譜是最敏感,似乎比其他顏色更明亮。紅或藍的波長靈敏度下降。
激光實測圖
激光實測圖(5張)
通常表示毫瓦(mW)的輸出功率的激光指示器。在美國激光器是由分類美國國家標準學會和食品和藥物管理局(FDA)的。可見激光指示器(400-700nm)小於1mW的功率運行,2級或II級,可見1-5mW的激光指示器,是3A級或IIIa。3B類或IIIb激光器產生5至500mW;4級或第四激光器產生超過500mW。美國FDA聯邦法規規定,“演示激光產品”,必須符合適用的要求為I級,IIA,或IIIA設備。

激光指示器分類

紅色和橘紅色
這是最簡單的激光,因為有紅色的二極管。不超過一個電池供電的激光二極管。在20世紀80年代初發布的第一個紅色激光指示器,賣幾百塊錢。今天,他們要小得多,一般花費很少。二極管泵浦固態(DPSS)671nm的紅色激光很常見。
黃色
黃色激光筆在市面上極為少見。DPSS技術將波長為1064nm和1342nm的兩束激光通過一非線性晶體相加而得到。該過程的複雜使得黃光激光筆不穩定且效率低,隨温度變化輸出功率在1-10mW,如果過熱或過冷還會發生模式跳躍。這是因為激光筆的尺寸導致無法提供所需的温度穩定和冷卻部件。另外,大部分593.5nm激光筆工作在脈衝模式下以便採用尺寸和功率較小的泵浦二極管。
綠光
倍頻綠光示意圖 倍頻綠光示意圖
使用波長808nm紅外激光激發非線性晶體,產生1064nm紅外光,再經倍頻產生532nm綠光,屬於固體激光。一些綠光激光器工作在脈衝或者準連續模式下來減少冷卻問題,延長電池壽命。不需要倍頻的綠光激光有着更高的效率。在夜晚即使是低功率的綠光由於大氣分子的瑞利散射也可以看見,這種激光筆常被天文學愛好者們用於指點恆星和星座。綠光激光筆可以有多種輸出功率。5mW(IIIA)使用起來最安全,並且在較暗照明下也可見,所以為指點目的是不需要更強的功率。 [2] 
藍光
可見波長纖綠激光指示器 可見波長纖綠激光指示器
如特定波長473納米的藍色激光指示器通常有相同的基礎設施建設作為綠光激光器。許多工廠在2006年開始生產的藍色激光模塊,海量存儲設備,這些使用過的激光指示器。這是半導體泵浦倍頻的設備類型。他們最常發出473納米,這是由946 nm的二極管泵浦激光輻射頻率倍增梁ND:YAG激光或釹釩酸釔晶體。高輸出功率的BBO晶體作為倍頻較低的權力,用於KTP晶體。
一些廠商正在銷售超過1500毫瓦的測量權力平行的藍色激光二極管的指示器。然而,由於“激光筆”產品聲稱的權力還包括紅外功率(僅在半導體泵浦技術)仍然在梁(下面討論的原因),比較嚴格的視覺藍色的DPSS型元件的基礎上,激光器仍然存在問題,通常是不適用的信息。由於使用了更高的釹諧波,倍頻轉換效率較低,紅外功率的一小部分在半導體泵浦模塊的優化配置,以473納米的藍色激光的轉換通常是10-13%,大約一半綠光激光器的典型( 20-30%)。
藍色激光還可以直接製作氮化銦鎵半導體,產生無倍頻藍光。市場上有(447±5 nm)的藍色激光二極管,該設備是光明相同的功率小於405納米的紫激光二極管,因為較長的波長更接近人眼的峯值靈敏度。激光投影機的大規模生產商用設備,如激光二極管,帶動價格下降。流行的高功率(1W)447 nm的指示器,其中也有更好的準直和較低的分歧改進光學版本相媲美這些便攜設備的使用與相關問題的意圖和成本的人的危害已經減少綠光激光器波長的競爭力。
藍紫光
可以構造與氮化鎵半導體激光器在405 nm發射紫光束。這是近紫外線,人類視覺上非常極端接近,並可導致明亮的藍色熒光。在普通的非熒光材料,還對霧或灰塵,顏色似乎作為深紫的遮蔭不能顯示器和印刷複製。氮化鎵激光器直接發出405納米的無倍頻,消除了危險的紅外線意外。
不同波長技術資料
波長(nm)
最大功率(mW)
光斑
功率(mW)
參考價
典型廠商
405
300
405nm光斑 405nm光斑
50
100
同為、三五
100
200
300
700
447
1600
447nm光斑 447nm光斑
1000
800
三五
1600
1000
473
100
473nm光斑 473nm光斑
5
2500
CNI
10
3000
30
6000
50
8500
532
3000
532nm光斑 532nm光斑
5
50
同為,CNI,杰特
10
70
30
100
50
150
100
250
200
1000
300
1500
400
1700
500
2000
600
3000
700
3200
800
3600
589
100
-
10
3500
CNI
593.5
30
1
2000
2
2500
635
500
635nm光斑 635nm光斑
200
700
同為,杰特
300
1000
500
2000
650
1000
650nm光斑 650nm光斑
5
5
三五,同為
100
50
200
200
1000
1800
780
2000
780nm光斑 780nm光斑
1000
1500
同為
1500
1800
2000
2000
808
2000
-
-
300
700
同為
500
1000
1000
1000
1500
1200
2000
1500
830
2000
300
700
同為
500
1000
1000
1500
1500
1800
2000
2000
915
2000
1000
1500
同為
2000
2000
980
1500
300
700
同為
1000
1000
1500
1200
1064
2000
300
1500
同為,杰特,CNI
500
1800
800
2000
1000
2500
注:參考價標註為光斑較好、功率穩定、散熱到位的產品,不同於市面上的低質量產品

激光指示器應用

激光指示器經常被用來作為一個醒目的點在教育和業務演示和可視化示範。紅色激光指示器,可用於幾乎任何室內或低光的情況,指出手工的細節可能會帶來不便,如在建設工作或室內裝潢。綠色激光指示器,可用於類似用途以及在户外日光或更長的距離。
激光指示器有廣泛的應用。綠色激光指示器也可以用於天文愛好者。綠色激光筆光束在沒有月亮的夜晚,往往可以清楚地看到,可以準確地指出個別恆星附近給他人。此外,這些常用的綠色激光指示器由天文學家進行天文講座。天文學激光指示器也常用到一個特定的星級或位置,以便使該望遠鏡安裝上望遠鏡。激光準直是比通過使用目鏡對準容易。
導遊——當面對“觸手難及”的目標而束手無策時,它能輕鬆,準確地把目標指示出來。
野外旅行者/探險者——用於野外探險,指示遠方目標和發出求救信號,使旅行更加開心,更加安全。
天文愛好者——用於天文指星,綠激光射出光束是一條非常美麗的綠色線,很適合用於晚上觀測星空,可以指出星星的位置。
建築工地/採礦場——用於遠距離準確指示建築物,可以避免接近危險區域,使指揮者千米之外猶如現場指揮。
消防/救災/求救/地震——很多緊急狀況時挽救生命的救命筆。
娛樂——在酒吧,KTV,以及聚會上使用,可以添加很好的娛樂氛圍。
在工業上可以使用激光指示器。例如,建築公司可能會使用高品質的激光指示器,以提高顯示具體距離的準確性,而對大型項目的工作。還可以用在科研領域,如光子學化學物理醫藥等。

激光指示器注意事項

激光筆消費提示
選購
1. 注意查看產品標識中廠名廠址、產品名稱、警示説明、執行標準等信息是否齊全,拒絕購買“三無”產品,並保留購物憑證。
2.仔細查看產品的激光規格信息。激光按照危害程度從小到大分為1類、1M類、2類、2M類、3R類、3B類、4類。最好選購激光輻射類別為3R類及以下的產品。對於非專業使用人員,請勿購買3B類及4類大功率激光筆。
3.避免購買激光筆作為兒童玩具使用。 
使用
1.仔細閲讀產品警示説明和注意事項,並嚴格按照產品宣稱用途使用。
2.使用時避免照射人體眼睛和皮膚,以免引起不必要的傷害。
3.如發現激光筆筆桿發燙,需立即停止使用。
4.辦公或教學用激光筆,應放置在兒童無法觸及的地方。 [5] 
惡意使用
激光導致的飛行事故 激光導致的飛行事故
惡意使用是極為危險的,特別是照飛機,飛行員可能在關鍵時刻分心。MSNBC的報告有超過2,836的事件是2010年在美國聯邦航空局記錄。手持綠色激光照明是特別嚴重的。 [3] 
眼外傷及失明
使用激光不當、直視激光會造成暫時性甚至永久性視力損傷。直視5mW及以上功率的激光會對視力造成不可逆傷害 [4]  ,更大功率會造成永久性視力損傷甚至失明。
火災
大功率激光可能引燃易燃物,引起火災。

激光指示器管理公告

2024年1月18日報道,市場監管總局、教育部、工業和信息化部聯合發佈公告,加強重點兒童和學生用品安全管理。電商平台應當加強對平台內兒童和學生用品經營者的檢查監控,禁止銷售不符合法律法規和強制性標準要求的產品。對使用時存在安全風險或易引發暴力傾向的兒童和學生用品以及類似新產品,如激光筆不得在營銷時宣傳暴力內容和做錯誤的誘導性示範。 [6] 

激光指示器相關參數

功率虛標
1.30mW標為200mW、100mW標為500mW。
2.單位標為MW。
功率包括紅外線
大部分綠激光器沒有濾光片,這會導致紅外線泄露,所標功率與實際綠光功率不符。
“超頻”激光器
部分產品將激光管進行超頻,雖可達到較大輸出功率,但會隨使用功率加速下降,LD加速老化。
參考資料