Merkblatt
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Allgemein M 082 HUB - M 082 - 2/2009 SICHERHEIT KOMPAKT M 082 SICHERHEIT KOMPAKT Bitte wenden Sie sich in allen Fragen des Gesundheitsschutzes und der Sicherheit bei der Arbeit an den Unfallverhütungsdienst der für Sie zuständigen Landesstelle: Lasersicherheit LWLKS Oberösterreich: UVD der Landesstelle Linz Garnisonstraße 5, 4017 Linz Telefon +43 732 23 33-8405 Salzburg, Tirol und Vorarlberg: UVD der Landesstelle Salzburg Dr.-Franz-Rehrl-Platz 5, 5010 Salzburg Telefon +43 662 21 20-4442 UVD der Außenstelle Innsbruck Ing.-Etzel-Straße 17, 6020 Innsbruck Telefon +43 512 520 56-0 UVD der Außenstelle Dornbirn Eisengasse 12, 6850 Dornbirn Telefon +43 5572 269 42-21 Medieninhaber, Herausgeber und Hersteller: Allgemeine Unfallversicherungsanstalt Adalbert-Stifter-Straße 65, 1201 Wien www.auva.at Steiermark und Kärnten: UVD der Landesstelle Graz Göstinger Straße 26, 8021 Graz Telefon +43 316 505-2604 UVD der Außenstelle Klagenfurt Waidmannsdorfer Straße 35, 9021 Klagenfurt am Wörthersee Telefon +43 463 58 90-5000 www.auva.at Wien, Niederösterreich und Burgenland: UVD der Landesstelle Wien Webergasse 4, 1203 Wien Telefon +43 1 33 1 33-252 UVD der Außenstelle St. Pölten Kremser Landstraße 8, 3100 St. Pölten Telefon +43 2742 25 89 50-0 UVD der Außenstelle Oberwart Hauptplatz 11, 7400 Oberwart Telefon +43 3352 353 56-300 Sicherheitsinformation der Allgemeinen Unfallversicherungsanstalt Heben und tragen Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis M 082 Lasersicherheit LWLKS Lasersicherheit bei LWLKS 2 Andere laserspezifische Regelungen 3 Was sind LWL? 4 Lichtleitung 5 Wo gibt es LWL? 7 Gefährdung durch Laserstrahlung 10 Gefährdungsgrad und Zugänglichkeit 12 Gefahrenbereiche bei LWLs 15 Unter welchen Bedingungen und Situationen kann man der Laserstrahlung ausgesetzt sein? 21 Worauf man in der Praxis achten sollte 22 Sekundäre Gefahren 23 Schutzmaßnahmen 24 Schutzmaßnahmen bei Service und Wartungsarbeiten 29 Anhang 32 Abkürzungen 37 M 082 Lasersicherheit LWLKS 1 Vorbemerkung Lasersicherheit bei LichtwellenleiterKommunikationssystemen (LWLKS) Vorbemerkung Moderne Kommunikation muss schnell sein Informationsaustausch hat in der heutigen Welt eine zentrale Stellung. Die damit verbundene permanent steigende Datenflut kann nur über ein breitbandiges Datennetz bewältigt werden. Dafür werden vor allem Lichtwellenleiter eingesetzt. Neben der wachsenden Anzahl an Verbindungen steigt auch die Durchdringungstiefe, womit immer mehr Menschen mit dieser Technologie konfrontiert sind. Zusätzlich wird die transportierte Lichtleistung in den Verbindungsnetzen laufend erhöht. Abb. 1: Lichtwellenleiter Dieses Merkblatt informiert über die Gefährdungen, die beim Umgang mit Lichtwellenleiter - im Folgenden LWL genannt - bestehen. Dies schließt den Betrieb, die Wartung, Servicearbeiten, die Entwicklung und die Herstellung von LWL-Systemen mit ein. Um den potenziellen Gefährdungen in geeigneter Weise zu begegnen, werden in Folge praktische Schutzmaßnahmen empfohlen. 2 M 082 Lasersicherheit LWLKS Vorbemerkung Andere laserspezifische Regelungen Ausgangspunkt ist das ArbeitnehmerInnenschutzgesetz. Danach muss jeder Arbeitgeber mögliche Gefahren an den Arbeitsplätzen ermitteln und nach Bedarf Schutzmaßnahmen einleiten. In Ergänzung zum vorliegenden Merkblatt bieten folgende Normen bzw. Informationsschriften konkrete Hilfen: I ÖVE/ÖNORM EN 60825-1: Sicherheit von Lasereinrichtungen, Teil 1: Klassifizierung von Anlagen, Anforderungen und Benutzer-Richtlinien I ÖVE/ÖNORM EN 60825-2: Sicherheit von Lasereinrichtungen, Teil 2: Sicherheit von Lichtwellenleiter-Kommunikationssysteme (LWLKS) I ÖVE/ÖNORM EN 60825-12: Sicherheit von Lasereinrichtungen, Teil 12: Sicherheit von optischen Freiraumkommunikationssystemen für die Informationsübertragung I IEC TR 60825-14: Safety of laser products – part 14: A user’s guide. I ÖVE/ÖNORM EN 60794-Serie: „Lichtwellenleiterkabel“ I IEC TR 61292-4: Optical amplifiers – Part 4: “Maximum permissible optical power for the damage-free and safe use of optical amplifiers, including Raman amplifiers.“ I ITU-T G.664: „Optical safety procedures and requirements for optical transport systems”. I AUVA-Merkblätter: M 012 Mobilfunkanlagen M 080 Grundlagen der Lasersicherheit M 081 Lasersicherheit bei optischen Richtfunk-Systemen M 470 Elektromagnetische Felder I BG-Information 5031 – „Umgang mit LichtwellenleiterKommunikations-Systemen“. __________________________ Normen und Merkblätter a Anmerkung: Der Begriff „Licht“ ist definitionsgemäß dem sichtbaren Spektralbereich zugewiesen. Dennoch wird im Rahmen der Nachrichtentechnik unter „Licht“ die gesamte optische Strahlung, die für die Signalübertragung genutzt wird, zusammengefasst. M 082 Lasersicherheit LWLKS 3 Was sind LWL? Glasfaserkabel Lichtleitung Was sind LWL? Lichtleitung Lichtwellenleiter werden in Faserform aus Quarzglas oder aus Kunststoff hergestellt. Sie sind jeweils aus einem Fasermantel und einem Faserkern aufgebaut, wobei die Lichtleitung im Faserkern erfolgt. Um die Lichtwellenleiter gegen äußere Einflüsse zu schützen, sind sie von einer Kunststoffhülle umgeben. Die Glasfasern selbst sind sehr dünn und haben einen maximalen Außendurchmesser von 125 µm. Der Kerndurchmesser bei Multimode-Glasfasern (MMFaser) beträgt 50 (oder 62,5 µm) und bei Singlemode-Glasfasern (SM-Faser) gar nur 8 – 10 µm. Kunststofffasern haben hingegen einen relativ großen Querschnitt – etwa 1 Millimeter und bestehen nahezu nur aus dem „Kern“, der Mantel ist lediglich eine dünnes Coating. Ob eine Faser mehrere Moden (Multimode-Faser) oder nur eine einzige Mode (Singlemode-Faser) weiterleitet, hängt von mehreren Faserparametern und vom Verhältnis der Wellenlänge zum Faserkerndurchmesser ab. Die Weiterleitung von Licht in Glas oder Kunststoff erfolgt durch Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen Faserkern und Fasermantel. Hierbei muss der Grenzwinkel αG überschritten werden – s. Abb. 2. Damit alle Strahlen in der Faser durch Totalreflexion geführt werden, müssen die Lichtstrahlen beim Einkoppeln innerhalb eines bestimmten Winkels, dem Akzeptanzwinkel ϑ, auf die Stirnfläche der Faser einfallen. Dieser Winkel ist ein Maß für die „Lichtsammeleffizienz“ der Faser und wird durch die numerische Apertur NA – dem Sinus des maximalen Winkels, der gerade noch eine Totalreflexion im Faserinneren ermöglicht – ausgedrückt: SM Glasfaser Wie leiten Fasern das Licht? NA= sin ϑ Ein typischer Wert für NA einer Multimode-Faser ist z.B. 0,2 (dies entspricht einem Winkel von etwa 11,5°) Kunststofffaser Abb. 2: Faservergleich Obwohl Glas spröde ist, sind Glasfasern aufgrund des kleinen Querschnitts und geeigneter Ummantelung mechanisch äußerst flexibel. Überdies lassen sich Fasern in nahezu beliebigen Längen herstellen. 4 M 082 Lasersicherheit LWLKS Abb. 3: Einkopplung, numerische Apertur Als Basis für diesen „Randstrahl“ wird jener (Strahl-)Radius gewählt, an dem die Leistungsdichte auf 5% des Maximums gefallen ist. Dieser definierte maximale AkzepM 082 Lasersicherheit LWLKS 5 Lichtleitung Verwendung von LWL Wo gibt es LWL? tanzwinkel gilt jedoch nur für exakt gerade Fasern. Bei gebogenen Fasern verändert sich der interne Reflexionswinkel, sodass ein Strahl in einer Faserkrümmung teilweise aus der Faser austreten kann (blauer Strahl in Abb. 3). Dadurch kommt es in gebogenen Fasern immer zu erhöhten Lichtverlusten. Beim Verlegen und Installieren von LWLs wird daher ein minimaler Biegeradius vorgegeben, der nicht unterschritten werden sollte. Glasfasern sind oft der unsichtbare Teil von Telefonoder Datennetzen, wo alle Daten zusammengeführt, weitergeleitet und wieder aufgeteilt werden. Meist werden sie in eigenen Rohren unter der Erde verlegt. Man verwendet aber auch Abwasserkanäle, Fernwärmerohre oder Hochspannungsmasten. Mit dem Stichwort Fiber-to-the-Home (FTTH) kommt die Glasfaser bereits bis ins Büro oder in den privaten Haushalt. Unsichtbare Netze Abb. 4: Verlegung von LWL-Kabeln in Rohren Verwendete Wellenlängen Nicht jede Wellenlänge ist geeignet, um durch Glas geführt zu werden. Die Dämpfung und Streuung des Lichts sind unterschiedlich für verschiedene Wellenlängen. Ursprünglich gab es drei optimale Spektralbereiche, die als „optische Fenster“ bezeichnet werden – s. Abb. 4. Durch die Entwicklung von OH-freien Lichtwellenleitern eröffneten sich neue, nutzbare Wellenlängenbereiche. __________________________ 6 __________________________ c Der Begriff „Leistungsdichte“ wird im Rahmen des Merkblattes im Sinne von „Bestrahlungsstärke“ verwendet. b Moden entsprechen den möglichen Ausbreitungswegen in der Faser. d Die OH-Verbindungen sind für die Peaks im Dämpfungsverlauf verantwortlich. M 082 Lasersicherheit LWLKS M 082 Lasersicherheit LWLKS 7 Verwendung von LWL 520 – 670 nm (sichtbar) Jener Bereich für den vorwiegend LEDs bei POFs (Plastic Optical Fibers) verwendet werden, da die geringste Dämpfung bei POFs im sichtbaren Bereich liegt. 770 – 910 nm (1. opt. Fenster) In diesem optischen Fenster wird meist auf MultimodeFasern übertragen. Hierfür werden VCSELs (vertical cavity surface emitting laser), FP-Laser (Fabry-Perot) und auch LEDs eingesetzt. 980 nm Wellenlänge des Pumplasers für optische Faserverstärker (EDFA). Wird nur für Signalübertragungen bei 1550 nm verwendet. 1260 – 1360 nm (O-Band - Original Band, 2. opt. Fenster) Dieser Wellenlängenbereich wird sowohl für Singlemodeals auch Multimode-Fasern verwendet. Hierfür werden mehrmodige FP-Laser und auch einmodige DFB-Laser (distributed feed back) eingesetzt. Verwendung von LWL 1480 nm Zweite mögliche Wellenlänge eines Pumplasers für EDFAs. Wird nur für Signalübertragungen bei 1550 nm verwendet. 1530 – 1565 nm (C-Band – Conventional Band, 3. opt. Fenster) Dieses optische Fenster wird nur bei Singlemode-Fasern (einkanalig oder mehrkanalig (WDM)) genutzt. Als optische Sender werden daher nur einmodige Laserquellen (z.B. DFB-Laser) verwendet. 1565 – 1625 nm (L-Band – Long Band) In diesem Bereich arbeiten Wellenlängen-Multiplex-Systeme (WDM), die optische Verstärker verwenden. Durch die Überlagerung der Leistungen mehrerer Laserquellen, können in der Faser Leistung auftreten, die in die Laserklasse 3B oder 4 fallen. 1625 – 1675 nm (U-Band – Ultra-long Band) Dieses Band wird nur für DWDM-Systeme genutzt. 1360 – 1460 nm (E-Band – Extended Band) Dieser Bereich wurde eröffnet durch die Entwicklung von OH-freien Lichtwellenleitern, und wird überwiegend von der CWDM-Technologie (coarse wavelength division multiplex) benutzt. Abb. 5: Beispiel für den Dämpfungsverlauf in einem LWL. 1460 – 1530 nm (S-Band – Short Band) In diesen Bereich fallen einerseits die Wellenlängen des Pumplasers für Raman-Verstärker, andererseits manche Wellenlängen eines CWDM-Systems. 8 M 082 Lasersicherheit LWLKS M 082 Lasersicherheit LWLKS 9 Gefährdung durch Laserstrahlung Gefährdung durch Laserstrahlung Gefährdung durch Laserstrahlung Gefahr für die Netzhaut Welche Gefahr besteht bei Laserstrahlung? – vor allem ist es die Schädigung des Auges. Das Auge fokussiert die Laserstrahlung bestimmter Wellenlängen auf einen sehr kleinen Fleck auf der Netzhaut, so dass die Leistungsdichte um bis zu 100 000-mal höher ist als auf der Hornhaut. Die Netzhaut kann somit schon bei relativ geringen Leistungen irreparabel geschädigt werden. Ernsthafte Hautschäden können jedoch nur entstehen, wenn die Leistung einige 100 mW beträgt und der Strahl sehr gut auf die Haut fokussiert wird. Grenzwerte Ab welchen Leistungen ein Augenschaden eintritt, wird durch Grenzwerte angeben. Diese werden als Maximal zulässige Bestrahlung oder kurz als MZB-Werte bezeichnet. Welcher Teil des Auges geschädigt wird, hängt von der Wellenlänge ab – s. Abb. 4. Sichtbares Licht – das ist Strahlung mit Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm - wird auf die Netzhaut fokussiert und kann sie schädigen. Infrarotes Licht mit Wellenlängen zwischen 700 und 1400 nm ist zwar unsichtbar, wird aber – so wie sichtbares Licht – bis zur Netzhaut durchgelassen. Der mittlere Infrarot-Bereich von 1400 bis 3000 nm belastet vor allem die Augenlinse und die Hornhaut. Neben der Wellenlänge bestimmt die Bestrahlungsdauer die Wirkung der Laserstrahlung. Eine angemessene Bestrahlungsdauer ist die anzuwendende Zeitbasis zur Bestimmung des MZB-Wertes. Im Sinne eines worst-case-Szenarios werden für den Infrarot-Bereich meist 10 Sekunden als Bestrahlungsdauer angenommen. 10 M 082 Lasersicherheit LWLKS 400 - 1400 nm 1400 - 3000 nm Abb. 6: Augenabsorption Für einige wichtige Wellenlängen sind in Tabelle 1 die MZBWerte (für das Auge) sowie die entsprechende Leistung, die durch die Messblende auf die Pupillenfläche auftrifft, aufgelistet. Bei LWL-Systemen, in denen mehrere Wellenlängen gleichzeitig verwendet werden (z.B. DWDM-Systeme), muss zusätzlich die mögliche additive Wirkung der Laserstrahlen berücksichtigt werden. (Nähere Informationen zum MZBWert sind im Merkblatt Nr. M 080 Seite 26f sowie in der Norm EN 60825 Teil 1 und Teil 14 zu finden). Wie reagiert das Auge? Tabelle 1: MZB-Werte (Zeitbasis ≥ 10 Sekunden) Wellenlänge [nm] MZB-Wert [W/m²] Leistung *) [mW] 700 10 0,4 850 20,2 0,78 1550 1000 9,62 *) für Wellenlängen 400 - 1400 nm gelangt diese Leistung ins Auge – der Messblendendurchmesser beträgt daher 7 mm . Für die Wellenlänge 1550 nm ist das die Leistung, die innerhalb der Messblende mit 3,5 mm Durchmesser auf die Hornhaut trifft.) M 082 Lasersicherheit LWLKS 11 Gefährdungsgrad Gefährdungsgrad und Zugänglichkeit Wer hat Zugang? Bei Betrachtung der Grenzwerte muss zwischen der eingekoppelten Leistung und den möglicherweise zugänglichen Leistungen entlang der Verbindungsstrecke unterschieden werden. Während am Faseranfang die maximale Leistung durch die Laserklasse definiert ist, ändert sich die Leistung je nach Faserqualität und -länge und eingebauten optischen Elementen entlang der Strecke. Aus diesem Grund wird für jede zugängliche Stelle im Netz ein Gefährdungsgrad bestimmt, wobei auch die Wahrscheinlichkeit einer möglichen Bestrahlung berücksichtigt wird. Der Begriff „möglich“ umfasst hier alle vernünftigerweise vorhersehbare Umstände (z.B. einen Faserbruch oder einen geöffneten Steckverbinder). Der Gefährdungsgrad ist somit als Hinweis auf die mögliche Gefährdung zu werten, falls die Strahlung zugänglich ist, und wird analog zu den Laserklassen mit 1, 2 bis 3B bezeichnet. Die Bestimmung des Gefährdungsgrades erfolgt entweder durch Messung oder durch Berechnung. Ein Gefährdungsgrad 4 ist in keinem Netz zulässig. Dennoch dürfen Leistungen, die den Werten der Klasse 4 entsprechen (d.h. > 0,5 Watt), durch den LWL transportiert werden, wenn durch geeignete Sicherheitsmaßnahmen der zulässige Gefährdungsgrad für den jeweiligen Standorttyp eingehalten wird. Der maximal zulässige Gefährdungsgrad hängt von der Zugänglichkeit des Standortes ab. Als uneingeschränkt gelten Standorte, die für die Allgemeinheit zugänglich sind. Im Gegensatz dazu sind eingeschränkte Standorte nur für befugte Personen, die möglicherweise nicht in Lasersicherheit unterwiesen sind, und kontrollierte Standorte nur für Personen mit entsprechender Schulung zugänglich. Zusätzlich verhindern bei eingeschränkten und kontrollierten 12 M 082 Lasersicherheit LWLKS Gefährdungsgrad Standorten konstruktive Maßnahmen den Zugang für die Öffentlichkeit. Während in uneingeschränkten Standorten ein Gefährdungsgrad von 1 und 2 zugelassen wird, ist in eingeschränkten als auch in kontrollierten Standorten ein Gefährdungsgrad von 1M und 2M erlaubt. An allen Standorten sind aber bei Steckerverbindungen auch höhere Leistungen bedingt verwendbar, wenn ein technisches Sicherheitssystem eingesetzt wird. Diese Sicherung muss innerhalb von I 1 Sekunde bei uneingeschränkten Standorten I 3 Sekunden bei eingeschränkten und kontrollierten Standorten Was bewirkt ein ALV? die Leistung mindestens auf die Grenzwerte der zulässigen Gefährdungsgrade verringern. Eine Möglichkeit dazu ist die automatische Leistungsverringerung (ALV). Die Beurteilung des Gefährdungsgrades erfolgt demnach 1 bzw. 3 Sekunden nachdem die Strahlung durch ein vernünftigerweise vorhersehbares Ereignis zugänglich wurde. Während dieser Abschaltzeit (1 bzw. 3 Sekunden) darf der MZB-Wert nicht überschritten werden – s. Abb. 7. __________________________ e Die anzuwendenden Messblenden sind in den Normen EN 60825 Teil 1 und Teil 14 festgelegt. f Die erlaubten Leistungen der Gefährdungsgrade 1M und 2M sind oft höher als der des Gefährdungsgrades 3R, aber niedriger als der des Gefährdungsgrades 3B. In diesem Fall ist der Gefährdungsgrad 3R nicht anzuwenden. g Selbst wenn ein LWL absichtlich gebrochen wird, ist es sehr unwahrscheinlich, dass eine Person innerhalb von einer Sekunde auf 100 mm herankommt und Lupen/Mikroskope ausreichend gut für eine mögliche Schädigung ausrichtet. M 082 Lasersicherheit LWLKS 13 Gefährdungsgrad Gefahrenbereich Gefahrenbereich bei LWLs Abb. 7: Automatische Leistungsverringerung Tabelle 2 gibt einen Überblick über die zulässigen Gefährdungsgrade. Der maximale Gefährdungsgrad ist für die Steckverbinder am jeweiligen Standort geringer als für alle anderen Fälle (z.B. für die Faser, die einen Faserbruch erleiden könnte). Tabelle 2: zulässige Gefährdungsgrade in Abhängigkeit von der Zugänglichkeit des Standortes Standort zugänglich: Mit dem Gefährdungsgrad ist der Begriff Lasergefahrenbereich eng verknüpft. Diese Gefährdungszone, in der die MZB-Werte überschritten werden, beginnt beim Faserende und hängt sowohl von der Aufweitung des Strahls als auch von der Lichtleistung ab. Bei Single-Mode-Fasern ist die Aufweitung durch die Wellenlänge und den Strahldurchmesser in der Faser bestimmt. Hingegen ist bei Multi-ModeFasern diese Aufweitung mit der Numerischen Apertur beschrieben. Tabelle 3 gibt eine Übersicht typischer numerischer Aperturen für verschiedene Fasertypen sowie den Leistungsanteil η, der in 10 cm Entfernung ins freie Auge gelangen kann. Daraus geht hervor, dass die Gefährdung stark vom Fasertyp abhängt. SM-Fasern haben das höchste Gefahrenpotenzial, wohingegen Kunststofffasern das geringste Gefahrenpotenzial aufweisen! Achtung: Augen schützen! maximaler maximaler Gefährdungsgrad Gefährdungsgrad an Steckverbindern am Standort uneingeschränkt 1 und 2 1M und 2M eingeschränkt 1M und 2M 3R kontrolliert 1M und 2M 3B Abb. 8: Fasermikroskop __________________________ h 10 cm ist der minimale Abstand, von dem aus das Auge scharf stellen kann (Akkomodationsabstand). 14 M 082 Lasersicherheit LWLKS M 082 Lasersicherheit LWLKS 15 Gefahrenbreiche Gefahrenbreiche Aufgrund der Bestimmungen für Klasse 1 und 2 besteht bei Gefährdungsgrad 1 und 2 jedoch kein Gefahrenbereich. Die Betrachtung von Faserenden mit dem zugewiesenen Gefährdungsgrad 1M oder 2M ist nur bei Verwendung von Fasermikroskopen oder Lupen gefährlich. Hingegen sind Gefährdungsgrade 3R oder 3B auch für das freie Auge potenziell gefährlich. Durchmesser eingezeichnet. Alle Berechnungen basieren auf worst-case Annahmen wie Gauß’scher Strahlausbreitung und kontinuierlichem Betrieb der Laserquelle. Tabelle 3: Kerndurchmesser, typische Numerische Apertur und anteilige Leistung, die in 10 cm Entfernung ins Auge gelangt. (Quelle: BGI 5031) Fasertyp ØKern [µm] typ. NA [%] SM (1,3 /1,55 µm) 8 0,1 33/25 MM (Grad. Index) 50 0,2 8,2 MM (Grad. Index) 62,5 0,28 4,2 PCS 200 0,35 2,5 PMMA-POF 1000 0,47 1,2 Abb. 9: Lasergefahrenbereich für 1550 nm, 11 µm MFD (selbst bei Leistungen knapp oberhalb von 1 W ist Gefahrenbereich kleiner als 32 cm) SM … Singlemodefaser (Monomode- oder Einmodenfaser) MM … Multimodefaser (Mehrmodenfaser) mit Gradientenindexprofil PCS … Polymer-clad silica (Polymermantel-Quarzfaser) PMMA-POF … Polymethylmethacrylat-Polymer optical fiber (Kunststofffaser aus Acryl) a) Gefahrenbereiche bei SM-Fasern Exemplarisch sind die Gefahrenbereiche für das freie Auge für verschiedene Wellenlängen als auch unterschiedliche Modenfelddurchmesser (MFD) in den Diagrammen Abb. 9 bis Abb. 11 dargestellt. Zur Veranschaulichung ist in Ergänzung die Numerische Apertur NA als auch der 1/e16 M 082 Lasersicherheit LWLKS __________________________ h Der Strahlquerschnitt am Faserausgang von SM-Fasern kann in guter Näherung als Strahltaille eine Gauß’schen Strahls angesehen werden. Dieser Strahlquerschnitt wird als Modenfeldradius bezeichnet und entspricht dem Radius, bei dem die Leistungsdichte auf 1/e² vom Maximum abgefallen ist. j Die Verteilung der abgestrahlten Leistung kann bei SM-Fasern in guter Näherung mit einer Gauß’schen Verteilung beschrieben werden. M 082 Lasersicherheit LWLKS 17 Gefahrenbreiche Gefahrenbreiche Abb. 10: Lasergefahrenbereich für 1420 nm, 11 µm MFD (gleicher MFD wie zuvor, aber kleinere Wellenlänge. Gefahrenbereich ist geringfügig größer als zuvor, aber immer noch kleiner als 35 cm) Für die Gefahrenbereiche von SM-Fasern gelten folgende gemeinsame Punkte: 1. Sofern keine Hochleistungsstecker oder optische Verstärker verwendet werden, besteht ab 40 cm Entfernung vom Glasfaserende keine Gefährdung mehr. (Erst für 980 nm ab etwa 70 mW, das entspricht 18 dBm, beträgt der Gefahrenbereich 40 cm). 2. Achtung! Der normale Sehabstand beträgt jedoch nur etwa 25 cm und liegt somit innerhalb des Gefahrenbereiches. Die frontale Betrachtung des Glasfaserendes im normalen Sehabstand ist daher potenziell gefährlich. 3. Eine Betrachtung unter einem Winkel von 45° zur Strahlachse gilt aber in jedem Fall als sicher. 4. Der Lasergefahrenbereich steigt linear mit dem Modenfelddurchmesser an. Information hilft, sich richtig zu schützen Hinweis: für hohe Leistungen (bis 2 W) werden spezielle Hochleistungs-Stecker angeboten, die unmittelbar vor dem Faserende den Kerndurchmesser von 11 µm auf 44 µm aufweiten. Unter der Annahme, dass auch der MFD 44 µm entspricht, ergibt sich bei einer Leistung von 1,25 Watt bei 1550 nm ein Lasergefahrenbereich von 1,25 Meter! NA = Numerische Apertur Abb. 11: Lasergefahrenbereich für 980 nm, 7 µm MFD (Aufgrund des kleineren MFDs als in den Abbildungen zuvor ergibt sich eine wesentlich größere Divergenz. Der Gefahrenabstand/bereich ist aufgrund der Wellenlänge dennoch deutlich größer (da die MZB-Werte geringer sind als bei 1400 nm): bei 500 mW etwa 1 Meter lang). __________________________ k Die angegebenen Leistung von 100 mW, 500 mW und 1250 mW sind nur mit optischen Verstärkern erzielbar. 18 M 082 Lasersicherheit LWLKS b) Gefahrenbereiche bei MM-Fasern Der Lasergefahrenbereich bzw. der maximale Gefahrenabstand (NOHD) hängt bei Multimode-Fasern von der Modenverteilung ab, da diese den Abstrahlwinkel nach der Faser beeinflusst. In erster Näherung kann die Leistungsverteilung aber als relativ homogen angesehen werden. Der Strahlradius kann daher mit der NA angegeben werden. Da der Winkel der NA immer größer ist als die Divergenz bei Gauß’schen Strahlen ist der Gefahrenbereich von MMFasern gegenüber SM-Fasern immer kleiner. Zusätzlich sind folgende Punkte zu beachten: M 082 Lasersicherheit LWLKS 19 Gefahrenbreiche ⊕ Die Faser kann sowohl als Punktlichtquelle oder bei einem MFD > 150 µm als ausgedehnte Quelle betrachtet werden. ⊕ Biegungen der Faser beeinflussen das Modenbild, dh. es verändert sich, wenn die Faser verlegt oder bewegt wird. c) Gefahrenbereich bei Polymer-optischen Fasern Die Faserdämpfung ist im Allgemeinen so groß, dass bereits unmittelbar nach der Strahlauskopplung die Bestrahlungsstärke auf ein ungefährliches Maß abgesunken ist. d) Gefahrenbereich bei Bündeladern Die Gefährdung durch Strahlung, die von einem Faserbündel ausgeht, ist nicht höher als die Gefährdung durch die gebrochene „gefährlichste“ Einzelfaser des Kabels. Dies wurde durch viele Messungen aufgezeigt. Als Gründe können angeführt werden: I Die Faserenden sind nicht präzise gebrochen. I Dadurch ergeben sich unterschiedliche Reflexionen und Streueffekte an den Faserenden. I Zufällige Ausrichtung der Faserenden. I Bewegung der Faserenden. Gefährliche Bedingungen Unter welchen Bedingungen und Situationen kann man der Laserstrahlung ausgesetzt sein? Grundsätzlich bei Wartungs- und Servicearbeiten: I bei der Inspektion von Faserenden an "lebenden" Lichtwellenleiter-Verbindungen. I beim Faserbruch z.B. im Zuge von Bauarbeiten. I bei Arbeiten am Verteilerschrank, wo Faserenden in Richtung Augenhöhe orientiert sind. I bei Dämpfungsmessung entlang einer Strecke, die über eine Vermittlungsstelle führt, bei der das Signal nur durchgeschliffen wird. I beim Spleißen. Ausnahmezustände sind gefährlich Im Normalbetrieb besteht keine Strahlungsgefährdung, da die Laserstrahlung vollkommen im LWL-System eingeschlossen ist. e) Gefahrenbereich bei Flachbandkabel Präzise gebrochene Flachbandkabeln weisen einen höheren Gefährdungsgrad und damit unter Umständen auch einen größeren Gefahrenbereich als ein einzelner LWL auf. Dies ergibt sich aus den geringen Abständen der einzelnen LWL zueinander, die dadurch gemeinsam beurteilt werden müssen. __________________________ i Anstatt „Bestrahlungsstärke“ wird in der Praxis auch der Begriff „Leistungsdichte“ verwendet. 20 M 082 Lasersicherheit LWLKS M 082 Lasersicherheit LWLKS 21 Praxistipps Sekundäre Gefahren Worauf man in der Praxis achten sollte Sekundäre Gefahren I Von außen lässt sich nicht erkennen, welche optische Leistung in der Faser geführt wird. Neben der Gefährdung durch Laserlicht gibt es noch weitere Gefahrenmomente, die mit der Arbeit an Lichtwellenleitern verbunden sein können: I Die Faserenden sind meist flexibel, wodurch eine Abstrahlung in jede beliebige Richtung erfolgen kann. (undefiniert gebrochene Fasern strahlen meist in einem Winkel zur Faserachse ab). I Die Laserstrahlung ist meist nicht sichtbar. Aus diesem Grund gibt es keinen „Schutzreflex“, der die Augen schützt. I Manche Reinigungsmittel, die zur Entfernung des Gels eingesetzt werden, können allergische Reaktionen hervorrufen, z.B. Isopropylalkohol. I Achten Sie darauf, ob Herstelleraussagen mit den Angaben im Benutzerhandbuch oder den Gefahrenhinweisen übereinstimmen. I Brandgefahr: bei höheren Leistungen dürfen in der Nähe offener Faserenden keine brennbaren oder leichtentzündlichen Stoffe gelagert werden. Überdies ist zu beachten, dass das LWL-Gel „Petrolat“ leicht entzündlich ist. I Klären Sie ab, welche Klasse bzw. welcher Gefährdungsgrad vorliegt I Achten Sie darauf, ob sich Schutzkappen aus Kunststoff verfärben oder versengt sind. Freigelegte Adern I Faserstücke können aufgrund ihres geringen Durchmessers in die Haut oder ins Auge eindringen und Entzündungen verursachen. Gefahrenhinweise I Auch die Gefahr einer Explosion kann nicht ausgeschlossen werden. Bereits oberhalb von (nur) 35 mW ist unter Umständen in einer zündfähigen Gas- und Dampfmischung eine Explosionsgefährdung gegeben. Hinweis: 35 mW sind geringer als die erlaubten Leistungen für Klasse 1M bei 1300 und 1550 nm! M 082 Lasersicherheit LWLKS Gefahrensymbol Gesundheitsschädlich Gefahrsymbol explosive Atmosphären Schutzkappen Abb. 12: Achtung auf diese Stellen 22 Gefahrensymbol Leichtentzündlich M 082 Lasersicherheit LWLKS 23 Schutzmaßnahmen Schutzmaßnahmen Tabelle 4: Warn- und Hinweisschilder für LWL Schutzmaßnahmen Aufgrund der dargestellten Gefahrenmomente sind entsprechende Schutzmaßnahmen zu ergreifen. a) Warnschilder und Kennzeichnung Grundsätzlich ist jede Stelle ab Gefährdungsgrad 1M mit dem Laserwarnzeichen und dem entsprechenden Hinweisschild zu kennzeichnen. Für Gefährdungsgrade 1M ist es jedoch auch zulässig anstelle von Aufklebern die Information bezüglich Gefährdungsgrad als Information (z.B. im Manual) zur Verfügung zu stellen. Der Hinweis muss in schwarzer Schrift auf gelben Untergrund gehalten sein. Als Information müssen der Gefährdungsgrad XX, der entsprechende Warntext (gemäß EN 60825-1) sowie die Normausgabe, nach der die Gefährdungseinstufung erfolgte, angegeben sein – s. Abb. 13. Eine Übersicht, an welchem Standort welche Warn- und Hinweisschilder anzubringen sind, bietet Tabelle 4. Gefährdungsgrad uneingeschränkt einge schränkt kontrolliert 1 --- --- --- 1M --- bedingt 1) --- 2 Gefährdungsgrad 2 ... Gefährdungsgrad 2 ... Gefährdungsgrad 2 ... 2M Gefährdungsgrad 2M . . . Gefährdungsgrad 2M . . . Gefährdungsgrad 2M . . . Gefährdungsgrad 3R . . . Gefährdungsgrad 3R . . . 3R n.a.2) 3B n.a. n.a. 4 n.a. n.a. Gefährdungsgrad 3R . . . 1) nicht erforderlich, wenn geöffneter Stecker Klasse 1 abstrahlt. Es ist jedoch auch zulässig anstelle von Aufklebern die Information bezüglich Gefährdungsgrad als Information (z.B. im Manual) zur Verfügung zu stellen. 2) n.a. = nicht anwendbar Laserstrahlung 1) Erreichbarkeitsstufe 3R Hinweis auf Laserstrahlung 2) Erreichbarkeitsstufe Nicht dem Strahl aussetzen Warntext ÖVE/ÖNORM EN 60825-12: 2005 Normangabe Abb. 13: Beispiel für ein Hinweisschild an einem LWL-Standort 24 M 082 Lasersicherheit LWLKS 1) a) wenn die Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich liegt, kann der Begriff „Laserstrahlung“ durch „Laserlicht“ ersetzt werden. b) wenn die Wellenlänge im unsichtbaren Spektralbereich liegt, muss dem Wort „Laserstrahlung“ das Wort „unsichtbar“ vorgesetzt werden. An Steckverbindern von optischen Sendern und optischen Verstärkern muss zusätzlich eine Information über die maximale Ausgangsleistung und die zugehörige Wellenlänge geben werden. M 082 Lasersicherheit LWLKS 25 Schutzmaßnahmen b) Automatische Leistungsverringerung (ALV) Was muss das ALV leisten? Eine automatische Leistungsverringerung ist eine technische Maßnahme, die hilft, den vorgegebenen Gefährdungsgrad einzuhalten. Die Umsetzung der ALV kann mechanisch und/oder über Softwareeinstellungen erfolgen. Der Begriff ALV umfasst auch folgende Begriffe, die in den Empfehlungen der internationalen Fernmeldeunion verwendet werden: automatische Laserabschaltung (ALA), automatische Energieabschaltung (AEA). Wenn der Gefährdungsgrad auf einem ALV basiert, dann ist die Zuverlässigkeit des ALV-Systems besonders wichtig. Es wird empfohlen, dass die Wahrscheinlichkeit der Grenzwertüberschreitung für den vorgegebenen Gefährdungsgrad 500 FIT nicht übersteigt. Falls die automatische Leistungsverringerung außer Kraft gesetzt wird, sollte der Betreiber die Gefährdungsgrade neu bestimmen. Wenn optische Verstärker verwendet werden, dann muss die ALV die Leistung der Laser-Signalquelle als auch des Pumplasers verringern oder beide Laserquellen abschalten. Der Leitungszustand (Leistung ein oder aus) sollte klar erkennbar sein (z.B. Kontrollleuchten am Gerät). Ein Neustart sollte unter folgenden Einschränkungen erfolgen: ⊕ Falls der Neustart automatisch erfolgt, muss der zeitliche Ablauf und die Leistung des Neustart-Prozesses so eingeschränkt werden, dass der Gefährdungsgrad jeder zugänglichen Stelle des Systems nicht überschritten wird. ⊕ Wird der Neustart manuell ausgelöst und die Kontinuität des Übertragungsweg ist durch geeignete Sicherheitsmaßnahmen abgesichert (z.B. eigene Arbeitsanweisung Schutzmaßnahmen abgesichert, die unter anderem festhält, wer, worüber und wann informiert wird), gibt es keine Einschränkungen bezüglich des zeitlichen Ablaufs und der Leistung. ⊕ Wird der Neustart manuell ausgelöst und die Kontinuität des Übertragungspfades ist nicht gewährleistet, müssen der zeitliche Ablauf und die Leistung des Neustart-Prozesses auf den Gefährdungsgrad jeder zugänglichen Stelle im System abgestimmt sein. c) Allgemeine Schutzmaßnahmen I Sicherheit beginnt bereits bei der LWL-Verlegung: hierbei ist vor allem darauf zu achten, dass die minimalen Biegeradien eingehalten werden, und der LWL keiner mechanischen Belastung ausgesetzt wird. I Die LWL-Kabel müssen mechanische Eigenschaften aufweisen, die dem physikalischen Standort entsprechen. Diese Kabeleigenschaften sind in der Normenreihe EN 60794 beschrieben. Ein zusätzlicher Schutz kann an solchen Standorten erforderlich sein, wo LWLs möglicherweise beschädigt werden könnten. I Systemausfälle, besonders der Ausfall einer ALV oder eines anderen Sicherheitssystems, sollten innerhalb einer vorab festgelegten Zeit repariert werden. I Offene Faserenden sollten mit Schutzkappen abgedeckt werden. Stecker mit selbsttätig schließenden Kappen sind daher zu bevorzugen – s. Abb. 12. Dabei sollte man sich vergewissern, dass die Kappen für die verwendete __________________________ m Oft werden im deutschen Sprachraum auch die englischen Abkürzungen verwendet: ALS für „automatic laser shutdown“, APR für „automatic power reduction“, APSD für „automatic power shutdown“. n FIT … Failure in time; beschreibt die Fehleranzahl pro 109 Stunden. 500 FIT bedeuten im Mittel 0,0044 Fehler pro Jahr. 26 M 082 Lasersicherheit LWLKS M 082 Lasersicherheit LWLKS 27 Schutzmaßnahmen Wellenlänge nicht transparent sind und der Strahlleistung standhalten (beides ist nur bei hohen Leistungen relevant). I In Bereichen mit einem Gefährdungsgrad 1M oder höher muss das Personal zumindest unterwiesen sein. I Für Arbeitsplätze, bei denen Strahlung der Klasse 3R, 3B oder 4 zugänglich werden kann (z.B. in einer Labor- oder Testumgebung), sind Arbeitsanweisungen zu erstellen. Abb. 14: selbstschließende Schutzkappe d) Laserschutzbrillen Das Tragen von Laserschutzbrillen ist erst dann notwendig, wenn Arbeiten an „lebenden“ LWLs und innerhalb eines Lasergefahrenbereiches unvermeidlich sind. Auch bei Arbeiten mit unbekannten, mit Laserenergie beaufschlagten LWLKS sind geeignete Laserschutzbrillen zu tragen, wenn die Laserquellen nicht abgeschaltet werden können - s. Abb. 14. Für die im Telekommunikationsbereich verwendeten Wellenlängen und Leistungen ist in der Regel eine Schutzstufe L3 ausreichend. Kein Laser ohne Gläser Schutz beim Service Schutzmaßnahmen bei Service und Wartungsarbeiten Im Folgenden sind Maßnahmen angeführt, die nach Möglichkeit seitens des Mitarbeiters ergriffen werden sollten. I Abschalten der Laserquelle, bevor eine Faser geöffnet wird. Wo das nicht machbar ist, sollte das System mit der niedrigsten Leistung betrieben werden. Was können Mitarbeiter selbst tun? I Bringen Sie in Erfahrung, ob die Laserquelle automatisch anläuft, oder ein Neustart manuell erfolgen muss. I Nie absichtlich mit dem bloßen Auge in das Faserende blicken oder das Faserende auf andere Personen richten. I Für die visuelle Prüfung der Faserstirnflächen sollten ausschließlich Fasermikroskope mit geeigneten Filtern oder Videomikroskope eingesetzt werden. I Das Faserende 40 cm – das ist etwa eine Armlänge - von den Augen entfernt halten. Achtung: Der normale Sehabstand beträgt nur etwa 25 cm und liegt damit innerhalb des möglichen Gefahrenbereiches. Die frontale Betrachtung des Glasfaserendes im normalen Sehabstand ist daher potenziell gefährlich. I Klären Sie ab, welche Klasse bzw. welcher Gefährdungsgrad vorliegt. Achten Sie darauf, ob Herstelleraussagen mit den Angaben im Benutzerhandbuch oder den Gefahrenhinweisen übereinstimmen. I Achten Sie darauf, ob Schutzkappen aus Kunststoff verfärbt oder versengt sind. Abb. 15: Laserschutzbrille 28 M 082 Lasersicherheit LWLKS I Bei Leistungen über 70 Milliwatt - das entspricht 18 dBm - ist eine Bestrahlung der ungeschützten Augen auch bei Abständen über 40 cm auf jeden Fall zu vermeiden. Das Gleiche gilt auch wenn Hochleistungsstecker eingesetzt werden, weil damit die Strahlaufweitung verringert wird. M 082 Lasersicherheit LWLKS 29 Schutz beim Service I Ein seitliches Betrachten (z.B. unter 45°) des Faserendes gilt aber in jedem Fall als sicher. Schutz beim Service stoffgehalt zu prüfen, andererseits muss kontrolliert werden, ob explosive Atmosphären vorhanden sind. I Prüfeinrichtungen sollten keiner Klasse angehören, die höher als der Gefährdungsgrad des Standortes ist. Achtung: Von außen lässt sich nicht erkennen, welche optische Leistung in der Faser geführt wird. I Bei Einrichtungen mit Schlüsselschalter ist festzulegen, welche Mitarbeiter die Einrichtung einschalten dürfen. I Nicht zuletzt sind Zwangshaltungen durch beengte Verhältnisse und hohe Umgebungstemperaturen bei längeren Arbeiten zu vermeiden (z.B. Arbeiten in Schächten). Schulung und Unterweisung Abb. 16: Sicherheitsabstand zum Faserende I Da bei sogenannten „Dark Fibers“ – das sind vernietete Glasfaserstrecken mit unbekannter Leistung - von der höchsten anzunehmenden Leistung auszugehen ist, sollte nur im abgeschalteten Zustand gearbeitet werden. Arbeitnehmer, die an LWL-Systemen arbeiten, sind hinsichtlich der Gefahren und Schutzmaßnahmen jährlich einmal und nachweislich zu unterweisen. Bei LWL-Systemen, die Laserquellen der Laserklasse 3B oder 4 enthalten, wird die Schulung und Ernennung eines Laserschutzbeauftragter empfohlen. I Beim Faserbrechen sollte der Faserabfall sofort von einem Behälter aufgefangen werden. Diese Faserreste sind danach verschlossen zu entsorgen. I Bei Verwendung optischer Messkabel sollte die optische Quelle als letzte angeschlossen und als erste abgetrennt werden. I Beim Hantieren mit Lösungsmittel zur Gel-Entfernung müssen Schutzhandschuhe getragen werden. Sauberes Arbeiten ist beim Hantieren mit Lichtwellenleitern oberstes Gebot! I Auch die Umgebungsatmosphäre, in der gearbeitet wird, ist zu beachten. Bei Verlegungen in Schächten, Rohren und geschlossenen Räumen ist einerseits der Sauer30 M 082 Lasersicherheit LWLKS M 082 Lasersicherheit LWLKS 31 Anhang Anhang Leistungsangabe Übliche Einheiten In der Nachrichtentechnik wird für die Leistungsangabe meist die Einheit Dezibel anstatt Watt verwendet. Als Referenzmaß dient hierfür 1 Milliwatt. Gemäß der unten angeführten Formel lässt sich die Leistung P, in Watt angegeben, in Dezibel umrechnen. Der Abkürzung dB für Dezibel folgt noch der Buchstabe „m“, um darauf hinzuweisen, dass auf 1 mW referenziert wird. In Abb. A-1sind zur Orientierung die Leistungswerte in beiden Einheiten abgebildet. Anhang b) eingeschränkter Standort I gesicherte Bereiche innerhalb Gewerbe-, Industrieund Firmengeländen (die der Öffentlichkeit nicht zugänglich sind) I gewöhnliche Bereiche in Fernmeldezentralen c) kontrollierter Standort I Kabelkanäle I Kabelverzweigergehäuse auf Straßen I abgegrenzte Bereiche in Verteilerzentren (z.B. mit elektronischen Zugangskontrollen) Vernünftigerweise vorhersehbare Ereignisse Ein vernünftigerweise vorhersehbares Ereignis ist ein Ereignis, dessen Auftreten unter bestimmten Voraussetzungen ziemlich sicher vorhergesagt werden kann und dessen Eintrittswahrscheinlichkeit nicht klein ist. Rücksichtsloser Umgang oder Verwendung für völlig ungeeignete Zwecke gehören nicht zu vernünftigerweise vorhersehbaren Ereignissen. 32 Abb. 17: Graphische Darstellung der Umrechung von dBm in mW Beispiele für vernünftigerweise vorhersehbare Ereignisse: I Öffnen eines Steckverbinders I LWL-Bruch I Nicht beachten von Arbeitsanweisungen, etc. LWL-Standort-Typen - Beispiele Zugängliche Stelle a) uneingeschränkter Standort • Privatgelände • alle Bereiche, die für die Öffentlichkeit zugänglich sind (Geschäfte, Hotels, Parks, Straßen, etc.) • ungesicherte Bereiche innerhalb Gewerbe-, Industrieund Firmengeländen (Büros, etc.) Jeder Teil oder Bereich, wo unter vernünftigerweise vorhersehbaren Umständen Laserstrahlung ohne Benutzung eines Werkzeugs zugänglich werden kann. M 082 Lasersicherheit LWLKS M 082 Lasersicherheit LWLKS Was darf passieren? 33 Optische Verstärker Lasergefahrenabstand Optische Verstärker Lasergefahrenabstand/bereich a) EDFA (Erbium doped fibre amplifier) Der EDFA besteht im Wesentlichen aus einer mit Erbium (seltenen Erde) dotierten Faser sowie einem Pumplaser. mit geeigneter Wellenlänge (980 bzw. 1480 nm). Das Licht des Pumplasers wird in die Er-dotierte Faser eingestrahlt, um so - wie bei einem Laser - eine Besetzungsinversion und damit eine optische Verstärkung zu erzielen. Es genügen bereits Pumpleistungen von wenigen 10 mW, um Verstärkungen > 20 - 30 dB zu erreichen (Faserlänge in der Größenordnung von 10 m). Die Ausgangsleistung des Faserverstärkers ist nur durch die verfügbare Pumpleistung begrenzt. Im Vergleich zu elektrischen Verstärkern ist die verfügbare Bandbreite von ca. 35 nm (entspricht mehr als 4000 GHz) extrem hoch. EDFAs sind deshalb von besonderer Bedeutung, weil ihre maximale Verstärkung gerade in den Wellenlängenbereich um 1550 nm fällt. Für die üblichen Faser-Typen kann der Lasergefahrenabstand (NOHD = nominal ocular hazard distance) wie folgt abgeschätzt werden: b) Raman-Verstärker Raman-Verstärker nutzen den nichtlinearen Raman-Effekt aus. Dazu muss Pumplicht mit sehr hoher Leistung (bis 1,5 Watt) in die Faser eingekoppelt werden. Damit werden Signalwellenlängen, die etwa 100 nm oberhalb der Pumpwellenlänge liegen, verstärkt. Als Verstärkungsmedium wird zweckmäßigerweise die Übertragungsfaser selbst verwendet, wodurch eine entlang der Faser „verteilte“ Verstärkung erzielt wird. Single-Mode-Faser: Multi-Mode-Faser (Gradientenindex-Faser): Multi-Mode-Faser (Stufenindex-Faser) : NOHD … Lasergefahrenabstand (in Meter angegeben) NA … Numerische Apertur P… geführte Strahlungsleistung in der Faser (in Watt angegeben) MZB … Maximal zulässige Bestrahlung (in W/m² angegeben) Der maximale Durchmesser (Breite) dmax des Lasergefahrenbereichs kann mit folgender Formel abgeschätzt werden: Anmerkung: die Formel ergibt sich wenn, eine gleichverteilte Leistungsdichte im Strahlquerschnitt angenommen wird. Eine solche Gleichverteilung stellt bezüglich dmax den schlimmsten Fall dar. Für gaußförmige Verteilungen (wie SM-Fasern) ist dmax deutlich kleiner. 34 M 082 Lasersicherheit LWLKS M 082 Lasersicherheit LWLKS 35 Lasergefahrenabstand Beispiel zur Ermittlung des Gefahrenbereiches (ad Abb. 9): Wellenlänge λ = 1420 nm Bestrahlungsdauer des Auges t = 10 s SM-Faser mit MFD = 11 mm → NA ≈ 0,1 Laserleistung P = 1,25 W MZB-Wert = 1000 W/m² (gemäß EN 60825-1) Abkürzungen AEA automatische Energieabschaltung AEL accessible emission limit Grenzwert zugänglicher Strahlung ALA automatische Laserabschaltung ALS automatic laser shutdown ALV automatische Leistungsverringerung APC Angled Physical Contact automatische Laserabschaltung „abgewinkelter“ physikalischer Kontakt APD avalanche photodiode Lawinen-Photodiode APR automatic power reduction automatische Leistungs- APSD automatic power shutdown ATM asynchronous transfer mode Asynchroner Tranfermodus verringerung automatische Energieabschaltung cw continuous wave Dauerstrich CDWM coarse wavelength division “grobes” Wellenlängen- multiplex multiplexen DFB distributed feed back verteilte Rückführung/- DWDM dense wavelength division dichtes Wellenlängen- mulitplex multiplexen EDFA erbium dopted fiber amplifier Erbium dotierter FC fiber connector (face contact, Faserstecker kopplung Faserverstärker ferrule connector) FP Fabry-Perot FSO free space optic optischer Freiraum FTTH fiber to the home Faseranschluss für GZS Grenzwert Zugänglicher Strahlung IR infrared ITU international telecommunication union Privatpersonen 36 M 082 Lasersicherheit LWLKS Infrarot M 082 Lasersicherheit LWLKS 37 Abkürzungen Ansprechpartner LAN local area network lokales Netzwerk LED light emitting diode Licht aussendende Diode LD laser diode Diodenlaser LWL Lichtwellenleiter LWLKS Lichtwellenleiterkommunikationssystem MAN metropolitan area network Netzwerk im städtischen Bereich MFD mode field diameter Modenfelddurchmesser MM Multimode Mehrfachmoden… MZB maximal zulässige Bestrahlung NA Numerische Apertur (dimensionslos) NOHD nominal ocular hazard distance Gefahrenabstand OFCS optical fiber communication Kommunikationssystem system über optische Fasern OADM Optischer Add-Drop-Multiplexer OTDM optical time division multiplex optisches Zeitmultiplexen OTDR optical time domain optische Rückstreumess- reflectometry technik Physical Contact physikalischer Kontakt PC PCS Polymer-clad silca Polymermantel-Quarzfaser POF plastic optical fibre Kunststofffaser RFA Raman fiber amplifier Ramanverstärker SC subscriber connector oder Standard-Steckverbinder standard connector SIL Safety Integrity Level Sicherheitsstufe SM Singel mode Einmoden… SONET synchronous optical network synchrones optisches VCSEL vertical cavity surface emitting laser Netzwerk 38 WAN wide area network Fernbereichsnetzwerk WDM wavelength division multiplex Wellenlängenmultiplex M 082 Lasersicherheit LWLKS Dieses Merkblatt entstand im Rahmen eines Forschungsprojekts von Austrian Research Centers GmbH, welches im Auftrag der AUVA durchgeführt wurde. und Ansprechpartner Dipl.-Ing. Helmut Brusl Tel.: +43 1 33 111-533 E-Mail: [email protected] Dr. Karl Schulmeister Laser und optische Strahlung Austrian Reseach Centers GmbH - ARC Forschungszentrum: 2444 Seibersdorf, Austria Tel.: +43 (0) 50 550-2533 E-Mail: [email protected] Autor Dr. Georg Vees Laser und optische Strahlung Austrian Research Centers GmbH - ARC Forschungszentrum: 2444 Seibersdorf, Austria Tel.: +43 (0) 50 550-2531 E-Mail: [email protected] M 082 Lasersicherheit LWLKS 39 Notizen 40 M 082 Lasersicherheit LWLKS
