激光雷達的安全性評估
1. 國際安全標準
激光產品的安全性受國際標準約束，主要包括：
- IEC 60825-1：國際電工委員會激光安全標準，將激光分為以下等級：
- Class 1：對人眼安全，即使長時間直視也無害。
- Class 1M：安全，但通過光學儀器（如望遠鏡）可能有害。
- Class 2/3/4：不同程度的風險，需防護措施。
- ANSI Z136：美國激光安全標準，類似IEC，強調最大允許暴露（MPE）限值。
- FDA 21 CFR 1040：美國食品藥品監督管理局對激光產品的監管，要求商用LiDAR為Class 1。
現狀：大多數商用激光雷達（如Hesai、Ouster、Aeva）設計為Class 1，通過以下措施確保安全性：
- 低功率激光（<1 mW/cm²）。
- 脈衝式發射（納秒級），減少累積暴露。
- 1550納米波長，降低視網膜損傷風險。
- 束發散設計，遠距離降低能量密度。
2. 潛在危害分析
盡管商用LiDAR通常為Class 1，潛在危害仍需關注：
- 905納米LiDAR：
- 優點：成本低，技術成熟，廣泛用於機器人、割草機等。
- 風險：波長接近可見光，視網膜吸收率高。若功率密度超過MPE（約0.7 mW/cm²，IEC標準），可能引發輕微視網膜損傷，尤其在近距離（<1米）直視時。
- 1550納米LiDAR：
- 優點：安全性高，眼球前部吸收，視網膜損傷風險極低。適合高功率應用（如無人機、安防）。
- 風險：高功率係統（如軍用LiDAR）若設計不當，可能引發角膜或晶狀體熱損傷，但概率低。
- 環境因素：
- 反射表麵（如鏡麵、玻璃）可能聚焦激光束，增加局部功率密度。
- 長期暴露（如交通管理中的路側LiDAR）可能導致累積效應，需進一步研究。
- 非預期故障：激光器故障或光學係統損壞可能導致功率超標，增加風險。
學術研究：
- 研究表明，Class 1 LiDAR在正常使用下對人眼無害（《Optics Express》，2020）。905納米LiDAR在<0.5 mW/cm²功率密度下，暴露10秒內無損傷。
- 1550納米LiDAR的安全閾值更高（MPE約10 mW/cm²），適合高功率場景，但需驗證長期暴露效應。
- 兒童和老年人眼球更脆弱，需額外考慮敏感人群。
