Էրբիումի դոպինգով օպտիկամանրաթելային ուժեղացուցիչ. ազդանշանի փոխանցում առանց թուլացման

Էրբիում, պարբերական համակարգի 68-րդ տարրը։

-ի բացահայտումըէրբիումլի է շրջադարձերով: 1787 թվականին Իթբի փոքրիկ քաղաքում՝ Շվեդիայի Ստոկհոլմից 1,6 կիլոմետր հեռավորության վրա, սև քարի մեջ հայտնաբերվել է նոր հազվագյուտ երկիր, որը կոչվում է իտրիում երկիր՝ ըստ հայտնաբերման վայրի։ Ֆրանսիական հեղափոխությունից հետո քիմիկոս Մոսանդերն օգտագործեց նոր մշակված տեխնոլոգիան՝ նվազեցնելու տարրըիտրիումիտտրիումային երկրից: Այս պահին մարդիկ հասկացան, որ իտրիումի երկիրը «մեկ բաղադրիչ» չէ և գտան ևս երկու օքսիդ. վարդագույնը կոչվում է.էրբիումի օքսիդ, իսկ բաց մանուշակագույնը կոչվում է տերբիումի օքսիդ։ 1843-ին Մոսանդերը հայտնաբերել է էրբիում ևտերբիում, բայց նա չէր հավատում, որ հայտնաբերված երկու նյութերը մաքուր են և, հնարավոր է, խառնված այլ նյութերի հետ։ Հետագա տասնամյակների ընթացքում մարդիկ աստիճանաբար հայտնաբերեցին, որ իսկապես շատ տարրեր կան դրա մեջ խառնված, և աստիճանաբար հայտնաբերեցին լանթանիդային մետաղական այլ տարրեր, բացի էրբիումից և տերբիումից:

Էրբիումի ուսումնասիրությունն այնքան հարթ չէր, որքան նրա հայտնաբերումը։ Չնայած Մաուսանդը հայտնաբերեց վարդագույն էրբիումի օքսիդը 1843 թվականին, միայն 1934 թ.էրբիում մետաղարդյունահանվել են մաքրման մեթոդների շարունակական կատարելագործման շնորհիվ: Տաքացնելով և մաքրելովէրբիումի քլորիդև կալիումը, մարդիկ հասել են էրբիումի կրճատմանը մետաղական կալիումով: Այնուամենայնիվ, էրբիումի հատկությունները չափազանց նման են այլ լանթանիդային մետաղական տարրերին, ինչը հանգեցնում է մոտ 50 տարվա լճացման հետ կապված հետազոտություններում, ինչպիսիք են մագնիսականությունը, շփման էներգիան և կայծի առաջացումը: Մինչև 1959 թվականը առաջացող օպտիկական դաշտերում էրբիումի ատոմների հատուկ 4f շերտի էլեկտրոնային կառուցվածքի կիրառմամբ էրբիումը գրավեց ուշադրությունը և մշակվեցին էրբիումի բազմաթիվ կիրառություններ։

Էրբիումը, արծաթագույն սպիտակ, ունի փափուկ հյուսվածք և ցուցադրում է միայն ուժեղ ֆերոմագնիսականություն բացարձակ զրոյի մոտ: Այն գերհաղորդիչ է և սենյակային ջերմաստիճանում դանդաղորեն օքսիդանում է օդով և ջրով։Էրբիումի օքսիդվարդագույն կարմիր գույն է, որը սովորաբար օգտագործվում է ճենապակե արդյունաբերության մեջ և լավ փայլ է: Էրբիումը կենտրոնացած է հրաբխային ապարներում և ունի լայնածավալ հանքային հանքավայրեր հարավային Չինաստանում:

Էրբիումն ունի ակնառու օպտիկական հատկություններ և կարող է ինֆրակարմիրը վերածել տեսանելի լույսի, ինչը այն դարձնում է կատարյալ նյութ ինֆրակարմիր դետեկտորների և գիշերային տեսողության սարքեր պատրաստելու համար: Այն նաև ֆոտոնների հայտնաբերման հմուտ գործիք է, որն ի վիճակի է շարունակաբար կլանել ֆոտոնները պինդ մարմնի իոնների գրգռման հատուկ մակարդակների միջոցով, այնուհետև հայտնաբերել և հաշվել այդ ֆոտոնները՝ ֆոտոնային դետեկտոր ստեղծելու համար: Այնուամենայնիվ, եռավալենտ էրբիումի իոնների կողմից ֆոտոնների ուղղակի կլանման արդյունավետությունը բարձր չէր։ Միայն 1966 թվականին գիտնականները ստեղծեցին էրբիումի լազերներ՝ օժանդակ իոնների միջոցով անուղղակիորեն որսալով օպտիկական ազդանշանները, իսկ հետո էներգիան փոխանցելով էրբիումին։

Էրբիումի լազերի սկզբունքը նման է հոլմիումի լազերի սկզբունքին, սակայն դրա էներգիան շատ ավելի ցածր է, քան հոլմիումի լազերինը։ Փափուկ հյուսվածքները կտրելու համար կարող է օգտագործվել 2940 նանոմետր ալիքի երկարությամբ էրբիումի լազեր: Թեև միջին ինֆրակարմիր հատվածում լազերային այս տեսակը թույլ ներթափանցման ունակություն ունի, այն կարող է արագ ներծծվել մարդու հյուսվածքների խոնավությունից՝ լավ արդյունքների հասնելով ավելի քիչ էներգիայով: Այն կարող է մանր կտրատել, մանրացնել և հեռացնել փափուկ հյուսվածքները՝ հասնելով վերքերի արագ ապաքինմանը: Այն լայնորեն կիրառվում է լազերային վիրահատություններում, ինչպիսիք են բերանի խոռոչը, սպիտակ կատարակտը, գեղեցկությունը, սպիների հեռացումը և կնճիռների հեռացումը:

1985 թվականին Մեծ Բրիտանիայի Սաութհեմփթոնի համալսարանը և Ճապոնիայի Հյուսիսարևելյան համալսարանը հաջողությամբ ստեղծեցին էրբիումով ներկված մանրաթելային ուժեղացուցիչ: Ներկայումս Չինաստանի Հուբեյ նահանգի Ուհան քաղաքում գտնվող Wuhan Optics Valley-ն ի վիճակի է ինքնուրույն արտադրել այս էրբիումով ներկված մանրաթելային ուժեղացուցիչը և այն արտահանել Հյուսիսային Ամերիկա, Եվրոպա և այլ վայրեր: Այս հավելվածը օպտիկամանրաթելային կապի ամենամեծ գյուտերից մեկն է, քանի դեռ էրբիումի որոշակի չափաբաժին դոպինգ է, այն կարող է փոխհատուցել կապի համակարգերում օպտիկական ազդանշանների կորուստը: Այս ուժեղացուցիչը ներկայումս ամենաշատ օգտագործվող սարքն է օպտիկամանրաթելային կապի մեջ, որն ունակ է օպտիկական ազդանշաններ փոխանցել առանց թուլանալու: