大功率、超快脉冲激光器越来越多地用于为生物医学应用和成像、材料加工、工业微加工等提供光源。但许多激光护目镜产品未经超快激光测试，可能无法为依赖它们的技术工人提供足够的保护。

造成这种情况的原因主要在于护目镜制造商为确定产品规格而普遍采用的检测程序与标准测量方法。这些方法使用的都是低功率连续光源，因此无法捕捉实际大功率脉冲激光工作条件下的许多潜在危险。此外，最终用户在真正使用之前很少测试护目镜在特定应用条件下的性能。

美国国家标准与技术研究院的研究员Ted Heilweil在检测光密度(OD)测试中所使用的泵浦激光器

美国国家标准与技术研究院(NIST)的科学家们最近发表了一项研究成果，对来自五个不同制造商的二十四种护目镜的保护滤层样品进行了测试。他们发现“针对超快激光，其中一些滤层没问题，但是有些滤层的性能甚至都没有达到它们自己的规格参数。”NIST研究员及论文共同作者Ted Heilweil说。

其中，某种滤层实际阻挡的光线只是其规格声称的光密度(指其阻挡光线的比例)的万分之一。*还有一些滤层虽然能阻挡制造商们自己评定的特定波长的光线，但是对于相邻波长的光线，反而会出现更多透光。

为什么会这样?答案就在于超快脉冲激光器的性质，那些持续发射以飞秒为单位的光脉冲(飞秒，十亿分之一秒，10^-15秒)。大家对“连续波”激光器以及脉冲较长的脉冲激光器都比较熟悉，这类激光器的输出光束仅在某一个中心波长附近的狭窄范围内变化。与之不同的是，高速激光脉冲的波长范围要宽得多。如下图所示，随着脉冲时间缩短，波长范围愈发变宽。

不像连续波激光器只产生一个非常窄的波长，超快脉冲激光爆发包含许多不同波长的光

然而，护目镜制造商通常不会用超高速脉冲激光来测试他们的镜片，也不会测量镜片对于标定波长附近的其它波长光线能阻挡多少。实际上，一些制造商在制定他们的规格参数时根本不使用激光，只是依靠测量能力有限的标准光谱仪。

因此，在得到NIST安全、健康与环境办公室的支持后，研究人员开始研究护目镜的滤层在阻隔飞秒脉冲光线时的表现。

此项研究共涉及24个塑料或玻璃滤层样品，其中每一个样品都被其制造商标定为能阻挡800纳米(十亿分之一米，10^-9米)波长的光。NIST在测试这些样品时使用的是一种普通超快钛蓝宝石激光器，中心波长为800纳米(恰好低于人类视觉阈值的红外光)，以每秒8000万脉冲的速度运行，产生持续约40飞秒的脉冲。

很快，NIST研究团队和马里兰州弗雷德里克胡德学院的合作者们就发现了“一些非常奇怪的事情”。正如所料，这些脉冲的波长范围从750纳米(可见红色)到900纳米(近红外)不等。每种滤层对此范围内不同区域的反应也不同。研究人员推测，一个可能的原因是，镜片的吸光染料配方可能不同。

测量装置：激光从左侧依次通过各种滤片(绿色标签)、其他设备(蓝色圆圈)后达到样品，即玫瑰色眼镜所在的位置。透过样品的光由检测器测量(图中未显示)

例如，某种滤层可以阻挡大部分800纳米的光，但是对于847纳米的光线，却只能阻挡百分之一。当中心波长仅改变1%时，许多滤层就不能符合它们自己的规格参数。一些镜片在直接光照条件下，几秒钟内就被损坏且程度不一，有些变得接近透明，有些变得完全不透明。不过有些滤层在整个波长范围内的表现都非常好。

Heilweil说，这项新研究“更像是一个启动点。我们目前只专注研究了一种飞秒激光器，除此以外还有各种各样的以及可协调的激光器。”

当然，NIST开展的各种高精度测量并不是可以随处布置使用的。对于激光护目镜制造商来说，建立自己的飞秒激光测试设备是不切实际的，因为那需要覆盖超快体系所有可能的输出条件，因此，需要鼓励制造商利用最好的测试实验室资源来评估他们的镜片。与此同时，也需要让最终用户更加了解他们所用的激光器产生的精确波长。他们应该在佩戴护目镜之前自己可以进行测试，看看他们的眼镜是不是既满足产品的规格条件，也满足特定的应用条件。

*NIST研究人员通常在不同的时间和不同的激光功率水平下对每个样品的光密度进行重复测量。给定样品的测量复现性为±20%以内。光密度是一个对数值。光密度评级为3的样品比评级为2的样品多阻隔10倍的光亮。研究人员在不同频率下测量的光密度，其变化程度在很多情况下都能达到100倍、1,000倍或甚至更大。