ერბიუმის დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი: სიგნალის გადაცემა შესუსტების გარეშე

ერბიუმიპერიოდული ცხრილის 68-ე ელემენტი.

აღმოჩენაერბიუმისავსეა გადახვევებით. 1787 წელს შვედეთში, სტოკჰოლმიდან 1,6 კილომეტრის დაშორებით, პატარა ქალაქ იტბიში, შავ ქვაში აღმოაჩინეს ახალი იშვიათი დედამიწა, რომელსაც აღმოჩენის ადგილის მიხედვით ეწოდა იტრიუმი დედამიწა. საფრანგეთის რევოლუციის შემდეგ ქიმიკოსმა მოსანდერმა გამოიყენა ახლად შემუშავებული ტექნოლოგია ელემენტის შესამცირებლადიტრიუმიიტრიუმის მიწიდან. ამ დროს ხალხმა გააცნობიერა, რომ იტრიუმის დედამიწა არ არის „ერთი კომპონენტი“ და აღმოაჩინეს ორი სხვა ოქსიდი: ვარდისფერი ე.წ.ერბიუმის ოქსიდი, ხოლო ღია მეწამულს ტერბიუმის ოქსიდი ეწოდება. 1843 წელს მოსანდერმა აღმოაჩინა ერბიუმი დატერბიუმი, მაგრამ მას არ სჯეროდა, რომ ნაპოვნი ორი ნივთიერება იყო სუფთა და შესაძლოა შერეული სხვა ნივთიერებებთან. მომდევნო ათწლეულებში ადამიანებმა თანდათან აღმოაჩინეს, რომ მასში მართლაც ბევრი ელემენტი იყო შერეული და თანდათან აღმოაჩინეს ერბიუმის და ტერბიუმის გარდა სხვა ლანთანიდის ლითონის ელემენტები.

ერბიუმის შესწავლა არ იყო ისეთი გლუვი, როგორც მისი აღმოჩენა. მიუხედავად იმისა, რომ მაუსანდმა აღმოაჩინა ვარდისფერი ერბიუმის ოქსიდი 1843 წელს, მხოლოდ 1934 წელს იქნა მიღებული სუფთა ნიმუშები.მეტალი ერბიუმიმოპოვებული იქნა გამწმენდი მეთოდების უწყვეტი გაუმჯობესების გამო. გაცხელებით და გაწმენდითერბიუმის ქლორიდიდა კალიუმს, ადამიანებმა მიაღწიეს ერბიუმის შემცირებას ლითონის კალიუმით. მიუხედავად ამისა, ერბიუმის თვისებები ძალიან ჰგავს სხვა ლანთანიდის მეტალის ელემენტებს, რის შედეგადაც თითქმის 50 წლიანი სტაგნაცია ხდება დაკავშირებულ კვლევებში, როგორიცაა მაგნეტიზმი, ხახუნის ენერგია და ნაპერწკლის წარმოქმნა. 1959 წლამდე, ერბიუმის ატომების სპეციალური 4f ფენის ელექტრონული სტრუქტურის გამოყენებამ განვითარებად ოპტიკურ ველებში, ერბიუმმა მიიპყრო ყურადღება და განვითარდა ერბიუმის მრავალი გამოყენება.

ერბიუმი, ვერცხლისფერი თეთრი, აქვს რბილი ტექსტურა და მხოლოდ აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ავლენს ძლიერ ფერომაგნიტურობას. ეს არის ზეგამტარი და ნელა იჟანგება ჰაერით და წყლით ოთახის ტემპერატურაზე.ერბიუმის ოქსიდიარის ვარდისფერი წითელი ფერი, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყენება ფაიფურის ინდუსტრიაში და კარგი მინანქარია. ერბიუმი კონცენტრირებულია ვულკანურ ქანებში და აქვს ფართომასშტაბიანი მინერალური საბადოები სამხრეთ ჩინეთში.

ერბიუმს აქვს გამორჩეული ოპტიკური თვისებები და შეუძლია ინფრაწითელი გარდაქმნას ხილულ შუქად, რაც მას სრულყოფილ მასალად აქცევს ინფრაწითელი დეტექტორებისა და ღამის ხედვის მოწყობილობების დასამზადებლად. ის ასევე არის ფოტონების გამოვლენის გამოცდილი ინსტრუმენტი, რომელსაც შეუძლია განუწყვეტლივ შთანთქოს ფოტონები მყარი იონების აგზნების სპეციფიკური დონის მეშვეობით, შემდეგ კი აღმოაჩინოს და დათვალოს ეს ფოტონები, რათა შექმნას ფოტონების დეტექტორი. თუმცა, სამვალენტიანი ერბიუმის იონების მიერ ფოტონების პირდაპირი შთანთქმის ეფექტურობა არ იყო მაღალი. მხოლოდ 1966 წელს მეცნიერებმა შეიმუშავეს ერბიუმის ლაზერები დამხმარე იონების მეშვეობით ოპტიკური სიგნალების ირიბად აღებით და შემდეგ ენერგიის ერბიუმში გადაცემით.

ერბიუმის ლაზერის პრინციპი მსგავსია ჰოლმიუმის ლაზერისა, მაგრამ მისი ენერგია გაცილებით დაბალია, ვიდრე ჰოლმიუმის ლაზერის. ერბიუმის ლაზერი, რომლის ტალღის სიგრძეა 2940 ნანომეტრი, შეიძლება გამოყენებულ იქნას რბილი ქსოვილების მოსაჭრელად. მიუხედავად იმისა, რომ ამ ტიპის ლაზერს შუა ინფრაწითელ რეგიონში აქვს ცუდი შეღწევადობის უნარი, ის შეიძლება სწრაფად შეიწოვება ადამიანის ქსოვილებში ტენიანობით, რაც კარგ შედეგს მიაღწევს ნაკლები ენერგიით. მას შეუძლია წვრილად მოჭრა, დაფქვა და მოხსნას რბილი ქსოვილები, ჭრილობების სწრაფ შეხორცებას. იგი ფართოდ გამოიყენება ლაზერულ ოპერაციებში, როგორიცაა პირის ღრუს, თეთრი კატარაქტის, სილამაზის, ნაწიბურების მოცილება და ნაოჭების მოცილება.

1985 წელს საუთჰემპტონის უნივერსიტეტმა დიდ ბრიტანეთში და ჩრდილო-აღმოსავლეთის უნივერსიტეტმა იაპონიაში წარმატებით შეიმუშავეს ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი. დღესდღეობით, ვუჰანის ოპტიკის ველს ვუჰანში, ჰუბეის პროვინციაში, ჩინეთში შეუძლია დამოუკიდებლად აწარმოოს ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი და გაიტანოს იგი ჩრდილოეთ ამერიკაში, ევროპაში და სხვა ადგილებში. ეს აპლიკაცია ერთ-ერთი უდიდესი გამოგონებაა ოპტიკურ ბოჭკოვან კომუნიკაციაში, სანამ ერბიუმის გარკვეული ნაწილი დოპირებულია, მას შეუძლია ანაზღაუროს ოპტიკური სიგნალების დაკარგვა საკომუნიკაციო სისტემებში. ეს გამაძლიერებელი ამჟამად არის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მოწყობილობა ოპტიკურ ბოჭკოვან კომუნიკაციაში, რომელსაც შეუძლია ოპტიკური სიგნალების გადაცემა შესუსტების გარეშე.