Erbium-gedoteerde veselversterker: oordragsein sonder verswakking

Erbium, die 68ste element in die periodieke tabel.

er

 

Die ontdekking vanerbiumis vol kinkels en draaie. In 1787, in die klein dorpie Itby, 1.6 kilometer weg van Stockholm, Swede, is 'n nuwe seldsame aardelement in 'n swart klip ontdek, genaamd yttriumaarde volgens die ligging van die ontdekking. Na die Franse Rewolusie het die chemikus Mossander nuut ontwikkelde tegnologie gebruik om elementêre stowwe te verminder.yttriumvan yttriumaarde. Op hierdie stadium het mense besef dat yttriumaarde nie 'n "enkele komponent" is nie en twee ander oksiede gevind: die pienk een word genoemerbiumoksied, en die ligpers een word terbiumoksied genoem. In 1843 het Mossander erbium ontdek enterbium, maar hy het nie geglo dat die twee stowwe wat gevind is, suiwer was en moontlik met ander stowwe gemeng was nie. In die volgende dekades het mense geleidelik ontdek dat daar inderdaad baie elemente daarin gemeng was, en geleidelik ander lantaaniedmetaalelemente benewens erbium en terbium gevind.

Die studie van erbium was nie so glad soos die ontdekking daarvan nie. Alhoewel Maussand pienk erbiumoksied in 1843 ontdek het, was dit eers in 1934 dat suiwer monsters daarvanerbiummetaalis onttrek as gevolg van voortdurende verbetering in suiweringsmetodes. Deur verhitting en suiweringerbiumchlorieden kalium, het mense die reduksie van erbium deur metaalkalium bereik. Tog is die eienskappe van erbium te soortgelyk aan ander lantaniedmetaalelemente, wat gelei het tot byna 50 jaar van stagnasie in verwante navorsing, soos magnetisme, wrywingsenergie en vonkgenerering. Tot 1959, met die toepassing van die spesiale 4f-laag elektroniese struktuur van erbiumatome in opkomende optiese velde, het erbium aandag gekry en verskeie toepassings van erbium is ontwikkel.

Erbium, silwerwit, het 'n sagte tekstuur en vertoon slegs sterk ferromagnetisme naby absolute nul. Dit is 'n supergeleier en word stadig deur lug en water by kamertemperatuur geoksideer.Erbiumoksiedis 'n roosrooi kleur wat algemeen in die porseleinbedryf gebruik word en is 'n goeie glans. Erbium is gekonsentreer in vulkaniese gesteentes en het grootskaalse mineraalafsettings in suidelike China.

Erbium het uitstekende optiese eienskappe en kan infrarooi in sigbare lig omskakel, wat dit die perfekte materiaal maak vir die maak van infrarooi-detektors en nagsigtoestelle. Dit is ook 'n bekwame instrument in fotondeteksie, wat in staat is om fotone voortdurend deur spesifieke ioon-opwekkingsvlakke in die vaste stof te absorbeer, en dan hierdie fotone op te spoor en te tel om 'n fotondetektor te skep. Die doeltreffendheid van direkte absorpsie van fotone deur trivalente erbiumione was egter nie hoog nie. Dit was eers in 1966 dat wetenskaplikes erbiumlasers ontwikkel het deur indirek optiese seine deur hulpione vas te lê en dan energie na erbium oor te dra.

Die beginsel van die erbiumlaser is soortgelyk aan dié van 'n holmiumlaser, maar die energie daarvan is baie laer as dié van 'n holmiumlaser. 'n Erbiumlaser met 'n golflengte van 2940 nanometer kan gebruik word om sagteweefsel te sny. Alhoewel hierdie tipe laser in die middel-infrarooi gebied swak penetrasievermoë het, kan dit vinnig deur vog in menslike weefsel geabsorbeer word, wat goeie resultate met minder energie behaal. Dit kan sagteweefsel fyn sny, maal en verwyder, wat vinnige wondgenesing bewerkstellig. Dit word wyd gebruik in laserchirurgie soos mondholte, wit katarak, skoonheidschirurgie, littekenverwydering en rimpelverwydering.

In 1985 het die Universiteit van Southampton in die Verenigde Koninkryk en die Northeastern Universiteit in Japan suksesvol 'n erbium-gedoteerde veselversterker ontwikkel. Deesdae kan Wuhan Optics Valley in Wuhan, Hubei-provinsie, China, hierdie erbium-gedoteerde veselversterker onafhanklik produseer en na Noord-Amerika, Europa en ander plekke uitvoer. Hierdie toepassing is een van die grootste uitvindings in veseloptiese kommunikasie, solank 'n sekere proporsie erbium gedoteer is, kan dit vergoed vir die verlies van optiese seine in kommunikasiestelsels. Hierdie versterker is tans die mees gebruikte toestel in veseloptiese kommunikasie, wat optiese seine kan oordra sonder om te verswak.


Plasingstyd: 16 Augustus 2023