Wzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem: transmisja sygnału bez tłumienia

Erb, 68. element układu okresowego.

eee

 

Odkrycieerbjest pełen zwrotów akcji. W 1787 roku w małym miasteczku Itby, 1,6 km od Sztokholmu w Szwecji, odkryto nową pierwiastek ziem rzadkich w czarnym kamieniu, zwany ziemią itrową, zgodnie z miejscem odkrycia. Po rewolucji francuskiej chemik Mossander zastosował nowo opracowaną technologię redukcji pierwiastkówitrz ziemi itrowej. W tym momencie ludzie zdali sobie sprawę, że ziemia itrowa nie jest „pojedynczym składnikiem” i odkryli dwa inne tlenki: różowy, tzw.tlenek erbu, a jasnofioletowy nazywa się tlenkiem terbu. W 1843 Mossander odkrył erb iterb, nie wierzył jednak, że dwie znalezione substancje są czyste i prawdopodobnie zmieszane z innymi substancjami. W następnych dziesięcioleciach ludzie stopniowo odkrywali, że rzeczywiście jest w nim zmieszanych wiele pierwiastków i stopniowo odkrywali inne pierwiastki metaliczne lantanowce oprócz erbu i terbu.

Badanie erbu nie przebiegło tak gładko, jak jego odkrycie. Chociaż Maussand odkrył różowy tlenek erbu w 1843 r., dopiero w 1934 r.erb metalicznyekstrahowano dzięki ciągłemu udoskonalaniu metod oczyszczania. Przez ogrzewanie i oczyszczaniechlorek erbui potas, ludzie osiągnęli redukcję erbu za pomocą metalicznego potasu. Mimo to właściwości erbu są zbyt podobne do innych pierwiastków metalicznych lantanowców, co skutkuje prawie 50-letnią stagnacją w powiązanych badaniach, takich jak magnetyzm, energia tarcia i wytwarzanie iskier. Do 1959 roku, wraz z zastosowaniem specjalnej warstwy elektronowej 4f atomów erbu w powstających polach optycznych, erb zyskał na znaczeniu i opracowano wiele zastosowań erbu.

Erb, srebrzystobiały, ma miękką konsystencję i wykazuje silny ferromagnetyzm jedynie w pobliżu zera absolutnego. Jest nadprzewodnikiem i w temperaturze pokojowej ulega powolnemu utlenianiu pod wpływem powietrza i wody.Tlenek erbuto różowo-czerwony kolor powszechnie stosowany w przemyśle porcelanowym i stanowi dobrą glazurę. Erb koncentruje się w skałach wulkanicznych i posiada duże złoża minerałów w południowych Chinach.

Erb ma wyjątkowe właściwości optyczne i może przekształcać podczerwień w światło widzialne, co czyni go idealnym materiałem do produkcji detektorów podczerwieni i urządzeń noktowizyjnych. Jest to również umiejętne narzędzie do wykrywania fotonów, zdolne do ciągłej absorpcji fotonów poprzez określone poziomy wzbudzenia jonów w ciele stałym, a następnie wykrywanie i zliczanie tych fotonów w celu utworzenia detektora fotonów. Jednakże skuteczność bezpośredniej absorpcji fotonów przez trójwartościowe jony erbu nie była wysoka. Dopiero w 1966 roku naukowcy opracowali lasery erbowe, pośrednio przechwytując sygnały optyczne przez jony pomocnicze, a następnie przenosząc energię do erbu.

Zasada działania lasera erbowego jest podobna do zasady działania lasera holmowego, ale jego energia jest znacznie niższa niż w przypadku lasera holmowego. Do cięcia tkanek miękkich można zastosować laser erbowy o długości fali 2940 nanometrów. Chociaż ten typ lasera w zakresie średniej podczerwieni ma słabą zdolność penetracji, może zostać szybko wchłonięty przez wilgoć w tkankach ludzkich, osiągając dobre wyniki przy mniejszym zużyciu energii. Może drobno ciąć, szlifować i usuwać tkanki miękkie, zapewniając szybkie gojenie się ran. Jest szeroko stosowany w operacjach laserowych, takich jak jama ustna, zaćma biała, upiększanie, usuwanie blizn i usuwanie zmarszczek.

W 1985 roku Uniwersytet w Southampton w Wielkiej Brytanii i Uniwersytet Northeastern w Japonii z sukcesem opracowały wzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem. Obecnie Wuhan Optics Valley w Wuhan w prowincji Hubei w Chinach jest w stanie samodzielnie produkować ten wzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem i eksportować go do Ameryki Północnej, Europy i innych miejsc. To zastosowanie jest jednym z największych wynalazków w komunikacji światłowodowej, o ile domieszkowana jest pewna ilość erbu, może kompensować utratę sygnałów optycznych w systemach komunikacyjnych. Wzmacniacz ten jest obecnie najszerzej stosowanym urządzeniem w komunikacji światłowodowej, zdolnym do przesyłania sygnałów optycznych bez osłabienia.


Czas publikacji: 16 sierpnia 2023 r