GEL 2004 Design II (modélisation)"
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- Laurent Ménard
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1 GEL 2004 Design II (modélisation)" Sécurité oculaire et laser" Hiver 2010" Département de génie électrique et de génie informatique
2 Sommaire" Rappel dʼoptique géométrique" Lentille mince" Œil" Physiologie" Blessures" Caractéristiques physiques" Sécurité" Normes" Classes de laser" Laser à semi-conducteurs" Caractéristiques optiques" Caractéristiques électriques" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 2"
3 Optique géométrique" Propagation à lʼaide de rayons! Propagation rectiligne, dans un milieu homogène" Hypothèse : la longueur dʼonde est négligeable devant les dimensions" Aucune diffraction" Aucune interférence" Transport dʼénergie selon la direction des rayons" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 3"
4 n l est l indice de la lentille n l Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 4"
5 Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 5"
6 Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 6"
7 Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 7"
8 Humeur aqueuse vitré rétine Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 8"
9 Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 9"
10 Interactions radiation-tissus [Henderson et Schulmeister, 2004, 3.5.2]" Blessures photochimiques" Induction de changements chimiques par des photons énergétiques" Effet cumulatif" Processus à sélection spectrale" Risque rétinien lié à la lumière bleue" Risque cornéen lié à la lumière ultraviolette" Blessures thermiques" Augmentation de la température" Effet cumulatif selon lʼéchelle temporelle ; diffusion sur quelques secondes" Blessures thermomécaniques" Bref et intense échauffement causé par une impulsion lumineuse crée une onde de choc qui se propage dans les tissus" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 10"
11 Caractéristiques physiques [Henderson et Schulmeister, 2004, 3.3]" Hypothèses utilisées pour évaluer les risques" Punctum proximum de 10 cm" Focale de 17 mm (59 dioptries)" Vergence de la cornée (43 dioptries)" Vergence du cristallin (16 dioptries)" Pupille de 7 mm de diamètre" Fixation dʼun point pour au plus 10 s" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 11"
12 Sécurité" Aspects normatifs" ICNIRP (International Commission on Non- Ionizing Radiation Protection)! Étude des effets nocifs de la radiation (non ionisante)" Établissement des limites assurant la sécurité" LE : limite dʼexposition, pour «exposure limit (EL)» [ICNIRP, 2000]" Exposition sécuritaire des yeux et de la peau" D. Courant, C. Chapel, S. Paolacci-Riera, J.-C. Pérot, «Rayonnement laser : risques oculaires et normes de protection», Radioprotection, 35(4), p , Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 12"
13 Normes de sécurité I" Américaine" Laser Institue of America (LIA) / American National Standards Institute (ANSI)! ANSI Z136.1 «Safe Use of Lasers», 2007" Internationale" International Electrotechnical Commission (IEC)! IEC Éd. 2.0 «Safety of laser products Part 1: Equipment classification and requirements / Sécurité des appareils à laser Partie 1 : Classification des matériels et exigences», 2007" Canadienne" CAN CSA-E Safety of laser products" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 13"
14 Normes de sécurité II" Que définissent les normes?" EMP : exposition maximale permise, pour «maximum permissible exposure (MPE)»" Établissement des limites sécuritaires pour les yeux et la peau à partir des limites dʼexposition déterminées par lʼicnirp" LEA : limite dʼémission accessible, pour «accessible emission limit (AEL)»" Établissement des spécifications des diverses classes de laser" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 14"
15 Classes de laser (ANSI + IEC) I" Classe 1" 1" «Sécurité oculaire» même en cas de vision à lʼaide dʼoptique" 1M" [«Magnification»] «Sécurité oculaire» sauf en cas de vision à lʼaide dʼoptique" Classe 2" 2" 2M" «Sécurité oculaire» en condition de vision momentanée (réflexe palpébral), même en cas de vision à lʼaide dʼoptique" [«Magnification»] «Sécurité oculaire» en condition de vision momentanée, sauf en cas de vision à lʼaide dʼoptique" Classe 3" 3R" [«Reduced, relaxed»] Si «manipulé avec soin» Exposition oculaire accidentelle habituellement non dommageable " 3B" Dommages oculaires lors dʼune exposition directe" Classe 4" Dommages oculaires, cutanés, risque dʼincendie" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 15"
16 Classes de laser (ANSI + IEC) II" Classe 1" 1" 1M" 400 nm ; LEA = 40 µw en continu" 700 nm ; LEA = 400 µw en continu" Classe 2" 2" 2M" 400 nm à 700 nm ; LEA = 1 mw en continu" Classe 3" 3R" 400 nm à 700 nm ; LEA = 5 mw en continu" 3B" LEA = 500 mw en continu" Classe 4" Tous les autres!" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 16"
17 Classes de laser (ANSI + IEC) III" Classes! Exposition oculaire de longue durée! Instrument dʼoptique! Œil nu! Exposition oculaire de courte durée! Instrument dʼoptique! Œil nu! Réflexions diffuses! Exposition cutanée! Incendie! Classe 1" Classe 2" 1" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" 1M" danger" sécuritaire" danger" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" 2" danger" danger" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" 2M" danger" danger" danger" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" Classe 3" 3R" danger" danger" faible risque" faible risque" 3B" danger" danger" danger" danger" sécuritaire" sécuritaire" sécuritaire" faible risque" faible risque" faible risque" Classe 4" danger" danger" danger" danger" danger" danger" danger" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 17"
18 Pointeur laser" Laser à semi-conducteurs" Diode laser" Émission visible" Rouge : longueur dʼonde ~630 nm" À vous de limiter la Classe" Alimentation électrique" À vous de réaliser une alimentation sécuritaire" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 18"
19 Laser à semi-conducteurs" Diode" Jonction" Hétérostructure" Alliages de semi-conducteurs" P. ex. phosphure de gallium-indium (GaInP) ou arséniure dʼaluminium-indium (AlInAs)" Paramètre de commande : courant" Seuil" Fort rendement électrique" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 19"
20 Caractéristiques typiques" Courbe LI Courbe VI Modèle SLD-635-P5-RG-09, Union Optronics Corp. Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 20"
21 Dimensions usuelles" Longueur" Environ 300 µm à 500 µm" Largeur" Environ 100 µm à 200 µm (composant)" Environ 10 µm (région active)" Épaisseur" Environ 50 µm à 150 µm (composant)" Environ 0.5 µm à 2 µm (région active)" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 21"
22 Émission lumineuse" Diagramme de rayon- nement en champ lointain" Elliptique" P. ex. ~10 ~30 " Astigmatisme" Requiert une optique spéciale afin de collimater le faisceau" 1999 S. O. Kasap, Optoelectronics (Prentice Hall) Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 22"
23 Protection" Électrique" Éviter les décharges électrostatiques (ESD, pour «electrostatic discharges»)" Utilisation dʼun circuit assurant un démarrage lent («slow-start circuit»)" Implémentation dʼun courant maximum (assurant une puissance optique maximale)" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 23"
24 Modèle électrique type" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 24"
25 Questions?" Hiver 2010" GEL 2004 Design II (modélisation)" 25"
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