Da Laserstrahlung aufgrund der guten Strahl­qualität und der daraus resultierenden guten Fokussierbarkeit (räumliche Kohärenz) in erster Linie für Augen ein hohes Gefahrenpotenzial darstellt, benötigt man spezielle optische Filter, welche das "normale" Licht durchlassen, das Laserlicht aber blocken.

Da Laser abhängig vom laseraktiven Medium immer eine spezifische Wellenlänge haben, mit welcher diese Licht emittieren, benötigt man Fil­ter, die an die Wellenlänge und an die Leistung der jeweiligen Strahlquelle angepasst sind.

Optische Dichte (OD)

Als Optische Dichte (OD oder D(λ)) bezeich­net man die Abschwächung von Licht, welches durch einen optischen Filter tritt. Je höher der OD-Wert, desto größer ist die Abschwächung. Für die Berechnung der OD ist der dekadische Logarithmus vom Verhältnis der transmittierten Pt zur eingestrahlten Leistung Pi zu bilden.

Im Klartext bedeutet das, dass die optische Dichte ein Maß dafür ist, um wie viele Kommas­tellen sich die Transmission bei der geforderten Wellenlänge verschiebt. 

Die optische Dichte allein reicht nicht aus, um einen sicheren Schutz vor Laserstrahlung zu gewährleisten. Wichtig ist, dass die optische Dichte auch im Ernstfall, also wenn die Laser­strahlung den Filter trifft, vorhanden ist. Diese Voraussetzung scheint trivial zu sein, allerdings gibt es einige Effekte, bei der Wechselwirkung zwischen Filter und Laserstrahlung, wodurch es sein kann, dass die optische Dichte nicht erhal­ten bleibt. Um diesen Erhalt der Schutzwirkung sicherzustellen, müssen Laserschutzproduk­te von unabhängigen Prüflabors Laserbelas­tungstests unterzogen werden, um genau diese Schutzwirkung sicherstellen zu können.

Die Schutzstufe gibt dann die mindestens vorhandene optische Dichte an, die auch noch bei einer Laserbelastung vorhanden ist.

Es gibt prinzipiell zwei unterschiedliche Strategi­en Licht gezielt zu filtern:

Absorptionsfilter

Ein Weg, um Licht definierter Wellenlängen­bereiche aus dem Spektrum zu blocken, sind absorbierende Materialien. Als Werkstoffe kom­men spezielle optische Filtergläser oder amor­phe Kunststoffe mit speziellen Absorberfarb­stoffen zum Einsatz.

Bei der Absorption wird die Lichtenergie der zu blockenden Wellenlängen innerhalb des Fil­ters zum größten Teil in Wärme umgewandelt. Aus diesem Grund ist die gezielte Auswahl der Filtermaterialien unter Berücksichtigung der thermischen Stabilität bei Laserbelastung not­wendig. 

Die zwei unterschiedlichen Materialien für Absorptionsfilter (Kunststoff und Glas) haben Vor- und Nachteile bezüglich Schutzwirkung und Tragekomfort. Bezüglich thermischer Sta­bilität der Filtermaterialien sind Glasfilter den Kunststoffen deutlich überlegen. Allerdings ist das mögliche Schadensbild bei einer direkten Laserbelastung sehr unterschiedlich.

Während Kunststofffilter für gewöhnlich bei hohen Leistungsdichten karbonisieren und dann auch relativ schnell durchbohrt werden können, springen Glasfilter aufgrund des ther­mischen Verzuges.

Die deutlich höherwertigen Glasfilter werden aus diesem Grund standardmäßig mit Splitter­schutz ausgeliefert, um im Gefahrenfalle nicht zu Verletzungen zu führen. Ein weiterer Grund ist, die Schutzwirkung zu erhalten, denn auch ein gesprungener Filter hat noch die geforderte optische Dichte, solange die Bruchstücke noch aneinander hängen.

Reflexionsfilter (NanoSpec)

Eine weitere Variante, die LASERVISION einsetzt, um Filter mit sehr hoher optischer Dichte zu erzeugen, ist die Verspiegelung mit­tels dielektrischer Interferenzschichten. Durch ein spezielles Design der Schichtfolgen und durch geeignete Wahl der Beschichtungsma­terialien werden eine Vielzahl an Schichten auf einem Substrat aufgebracht. Diese vielen unter­schiedlichen Schichten werden im Hochvaku­um aufgedampft und müssen nanometergenau appliziert werden. In Abhängigkeit von der Wel­lenlänge des einfallenden Lichtes interferieren die Teilstrahlen, die an den einzelnen Schichten reflektiert werden. Für die Laserwellenlänge, für die der Filter blocken soll, tritt konstruktive Viel­strahlinterferenz in Reflexionsrichtung auf und nahezu das gesamte Laserlicht wird reflektiert.

Die vielen Grenzflächen der dielektrischen Beschichtung wirken wie ein Beugungsgitter, wobei der Abstand der Einzelschichten mit der Gitterkonstante gleichzusetzen wäre. Licht, das nicht senkrecht zur Oberfläche einfällt, würde, da der Lichtweg zwischen den Schich­ten durch den schrägen Einfall verlängert ist, auf einen anderen "Gitterabstand" treffen und die Abschwächung ginge verloren. Das spezielle LASERVISION-Design der Interferenzschichten ist so gewählt, dass der zu blockende Wellen­längenbereich auch bei dem in den Normen (EN 207/208) geforderten großen Winkelbereich von 30° um die Oberflächennormale komplett ausgeblendet wird.

© LASERVISION GmbH & Co.KG ● Siemensstr. 6 ● 90766 Fürth

Tel: 0911-9736 8100 ● Fax: 0911-9736 8199 ● e-mail: info@lvg.com ● web: www.lvg.com