Тема статьи в данном номере продиктована неприятным инцидентом, произошедшим около десятка лет назад, когда к офтальмологам Москвы обратились несколько десятков «нахватавшихся зайчиков» от лазерного шоу во время ночной дискотеки.

История и теория

Давно известно, что ярким светом можно не только временно ослепить, но и вызвать ожоги глаз. Так, в древности существовал один из видов наказания, когда людей заставляли длительное время смотреть на раскаленный медный таз. Возникающий ожог сетчатки приводил к слепоте. Без светофильтров опасно смотреть на солнце, и об этом предупреждают всякий раз перед ожидающимся солнечным затмением.

Интенсивность и характер возникающих повреждений тканей зависят не только от мощности – играют роль длительность воздействия, плотность энергии, а также длина волны световых лучей. Наибольшую интенсивность поражений глаз вызывает чрезвычайно мощное световое излучение, возникающее при ядерном взрыве, когда происходят световые ожоги сетчатки глазного дна и термические ожоги поверхностных тканей – кожи век, конъюнктивы и роговицы. Различные ткани глаза абсолютно по-разному поглощают, отражают или пропускают свет разного цвета (напомним, что цвет определяется длиной волны излучения). Поэтому биологическое воздействие, например, на сетчатку глаза имеет место только при поглощении излучения с определенной длиной волны. Однако свет может не только губить, но и лечить зрение. Для этой благой цели незаменимыми оказались именно лазеры.

Что такое лазер?

Это устройство, образующее излучение определенной длины волны. Слово лазер придумали американцы. Они большие любители всякого рода сокращений, а LASER – первые буквы фразы "Light amplification by stimulated emission of radiation", в переводе означающей «усиление света с помощью индуцированного излучения». Сложно, не совсем точно, непонятно, но звучит красиво. По мнению многих специалистов гораздо ближе по смыслу и короче оказалось название прибора «оптический квантовый генератор», имеющее отечественное происхождение. Придумали его Н. Г. Басов и А. М. Прохоров, которые вместе с американским ученым Ч. Таунсом в 1964 году за фундаментальные исследования в области квантовой электроники, приведшие к созданию мазеров и лазеров, стали лауреатами Нобелевской премии.

Как устроен лазер?

Обычно он состоит из трёх основных элементов (рис. 1) - источника энергии, (за счет него происходит «накачка» энергии в систему); рабочего тела, вынужденное испускать излучение и системы зеркал («оптического резонатора»). В качестве источника энергии может выступать импульсная лампа, дуговая лампа, другой лазер, химическая реакция или даже взрывчатое вещество. Самым простым и доступным, конечно же, является электрический импульс. Рабочим телом может служить очень большое количество органических жидкостей, окрашенных в различный цвет, газов, твердых тел (кристаллы или стекло, обогащенные ионами металлов). Настоящую революцию в лазерных технологиях произвели полупроводники – материалы, в которых переход электронов между энергетическими уровнями может сопровождаться излучением. Полупроводниковые лазеры оказались очень компактными, что позволило использовать их достаточно широко в бытовых устройствах (CD-проигрыватели). Оптический резонатор обычно представлен системой зеркал (в современных устройствах их четыре и более), окружающих рабочее тело лазера. Вынужденное излучение рабочего тела зеркалами многократно отражается обратно и опять усиливается.

Какие же особенные свойства присущи лазерному излучению (рис. 2)? Это монохроматичность (строгая одноцветность), высокая когерентность (согласованность колебаний), а также отсутствие светорассеяния даже в очень тоненьком световом пучке. За счет этого появилась возможность чрезвычайно точно отдозировать, «упаковать» и «доставить без потерь» к мишени именно то количество энергии, которое необходимо для получения требуемого эффекта. И такая высокая точность несомненно оказалась чрезвычайно востребованной в медицине и, конечно же, в офтальмологии.

По степени опасности генерируемого излучения лазеры подразделяют на четыре класса. Тот или иной класс присваивается прибору предприятием-изготовителем по характеристикам излучения согласно расчетов выходной энергии (мощности) и предельно допустимых уровней при однократном воздействии генерируемого излучения. К лазерам I класса относят полностью безопасные лазеры, выходное коллимированное (собранное в пучок со сферическим сечением) излучение которых не представляет опасности при облучении глаз и кожи. Лазеры II класса - это лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении кожи или глаз человека коллимированным пучком, но диффузно отраженное излучение безопасно для кожи и для глаз. К лазерам III класса относятся такие лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении глаз не только коллимированным, но и диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от отражающей поверхности и (или) при облучении кожи коллимированным излучением. Диффузно отраженное излучение не представляет опасности для кожи. Этот класс распространяется только на лазеры, генерирующие излучение в спектральном диапазоне II. Четвертый (IV) класс включает такие лазеры, диффузно отраженное излучение которых представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии 10 см от отражающей поверхности.

Продолжение следует…