Појачавач са влакнима допираним ербијумом: пренос сигнала без слабљења

Ербијум, 68. елемент у периодном систему елемената.

ер

 

Открићеербијумје пун обрта и преокрета. Године 1787, у малом граду Итбију, 1,6 километара од Стокхолма у Шведској, откривена је нова ретка земља у црном камену, названа итријумска земља према месту открића. Након Француске револуције, хемичар Мосандер је користио новоразвијену технологију за смањење елементарнихитријумиз итријумске земље. У том тренутку, људи су схватили да итријумска земља није „једна компонента“ и пронашли су још два оксида: ружичасти се називаербијум оксид, а светлољубичасти се назива тербијум оксид. Мосандер је 1843. године открио ербијум итербијум, али није веровао да су две пронађене супстанце чисте и могуће помешане са другим супстанцама. У наредним деценијама, људи су постепено откривали да у њему заиста има много елемената помешаних и постепено су проналазили и друге металне елементе лантанида поред ербијума и тербијума.

Проучавање ербијума није ишло тако глатко као његово откриће. Иако је Мосан открио ружичасти ербијум оксид 1843. године, тек 1934. године су добијени чисти узорци...ербијум металсу екстраховани захваљујући сталном побољшању метода пречишћавања. Загревањем и пречишћавањемербијум хлориди калијума, људи су постигли редукцију ербијума металним калијумом. Упркос томе, својства ербијума су превише слична другим лантаноидним металним елементима, што је резултирало скоро 50 година стагнације у сродним истраживањима, као што су магнетизам, енергија трења и стварање варница. До 1959. године, применом посебне електронске структуре 4f слоја атома ербијума у ​​новим оптичким пољима, ербијум је привукао пажњу и развијене су вишеструке примене ербијума.

Ербијум, сребрно беле боје, има меку текстуру и показује јак феромагнетизам само близу апсолутне нуле. Он је суперпроводник и споро се оксидује ваздухом и водом на собној температури.Ербијум оксидје ружичастоцрвена боја која се често користи у индустрији порцелана и добра је глазура. Ербијум је концентрисан у вулканским стенама и има велика минерална налазишта у јужној Кини.

Ербијум има изванредна оптичка својства и може да претвара инфрацрвено зрачење у видљиву светлост, што га чини савршеним материјалом за израду инфрацрвених детектора и уређаја за ноћно гледање. Такође је вешт алат у детекцији фотона, способан да континуирано апсорбује фотоне кроз специфичне нивое побуђивања јона у чврстој материји, а затим детектује и броји ове фотоне да би створио детектор фотона. Међутим, ефикасност директне апсорпције фотона тровалентним јонима ербијума није била висока. Тек 1966. године научници су развили ербијумске ласере индиректним хватањем оптичких сигнала кроз помоћне јоне, а затим преносом енергије на ербијум.

Принцип ербијумског ласера ​​је сличан принципу холмијумског ласера, али је његова енергија много нижа од енергије холмијумског ласера. Ербијумски ласер са таласном дужином од 2940 нанометара може се користити за сечење меког ткива. Иако ова врста ласера ​​у средњем инфрацрвеном подручју има слабу способност пенетрације, може се брзо апсорбовати влагом у људским ткивима, постижући добре резултате са мање енергије. Може фино сећи, млевети и уклањати мека ткива, постижући брзо зарастање рана. Широко се користи у ласерским операцијама као што су орална дупља, бела катаракта, лепота, уклањање ожиљака и уклањање бора.

Године 1985, Универзитет у Саутемптону у Великој Британији и Североисточни универзитет у Јапану успешно су развили појачавач са влакнима допираним ербијумом. Данас, Wuhan Optics Valley у Вухану, провинција Хубеј, Кина, може самостално да производи овај појачавач са влакнима допираним ербијумом и да га извози у Северну Америку, Европу и друга места. Ова примена је један од највећих изума у ​​оптичкој комуникацији, све док је одређени удео ербијума допиран, може да надокнади губитак оптичких сигнала у комуникационим системима. Овај појачавач је тренутно најшире коришћени уређај у оптичкој комуникацији, способан да преноси оптичке сигнале без слабљења.


Време објаве: 16. август 2023.