ერბიუმის დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი: სიგნალის გადაცემა შესუსტების გარეშე

ერბიუმი, პერიოდული ცხრილის 68-ე ელემენტი.

აღმოჩენაერბიუმისავსეა მოულოდნელი შემობრუნებებით. 1787 წელს, შვედეთის ქალაქ სტოკჰოლმიდან 1.6 კილომეტრში მდებარე პატარა ქალაქ იტბიში, შავ ქვაში აღმოაჩინეს ახალი იშვიათი მიწის ნაერთი, რომელსაც აღმოჩენის ადგილმდებარეობის მიხედვით იტრიუმის მიწა უწოდეს. საფრანგეთის რევოლუციის შემდეგ, ქიმიკოსმა მოსანდერმა გამოიყენა ახლად შემუშავებული ტექნოლოგია ელემენტარული ნაერთების აღსადგენად.იტრიუმიიტრიუმის მიწიდან. ამ ეტაპზე ადამიანებმა გააცნობიერეს, რომ იტრიუმის მიწები არ არის „ერთი კომპონენტი“ და აღმოაჩინეს ორი სხვა ოქსიდი: ვარდისფერი ოქსიდი ეწოდებაერბიუმის ოქსიდი, ხოლო ღია იისფერს ტერბიუმის ოქსიდი ეწოდება. 1843 წელს მოსანდერმა აღმოაჩინა ერბიუმი დატერბიუმი, თუმცა მას არ სჯეროდა, რომ ნაპოვნი ორი ნივთიერება სუფთა იყო და შესაძლოა სხვა ნივთიერებებთან შერეული. მომდევნო ათწლეულების განმავლობაში ადამიანებმა თანდათანობით აღმოაჩინეს, რომ მასში მართლაც ბევრი ელემენტი იყო შერეული და თანდათანობით ერბიუმისა და ტერბიუმის გარდა სხვა ლანთანიდური მეტალის ელემენტებიც აღმოაჩინეს.

ერბიუმის შესწავლა ისეთივე გლუვი არ აღმოჩნდა, როგორც მისი აღმოჩენა. მიუხედავად იმისა, რომ მოსანდმა ვარდისფერი ერბიუმის ოქსიდი 1843 წელს აღმოაჩინა, მხოლოდ 1934 წელს იქნა აღმოჩენილი მისი სუფთა ნიმუშები.ერბიუმ ლითონიგაწმენდის მეთოდების უწყვეტი გაუმჯობესების შედეგად იქნა ამოღებული. გაცხელებითა და გაწმენდითერბიუმის ქლორიდიდა კალიუმის გამოყენებით, ადამიანებმა მიაღწიეს ერბიუმის აღდგენას ლითონის კალიუმით. მიუხედავად ამისა, ერბიუმის თვისებები ძალიან ჰგავს სხვა ლანთანოიდული ლითონის ელემენტებს, რამაც გამოიწვია თითქმის 50 წლიანი სტაგნაცია მასთან დაკავშირებულ კვლევებში, როგორიცაა მაგნეტიზმი, ხახუნის ენერგია და ნაპერწკლის წარმოქმნა. 1959 წლამდე, ერბიუმის ატომების სპეციალური 4f ფენის ელექტრონული სტრუქტურის ახალ ოპტიკურ ველებში გამოყენებით, ერბიუმმა ყურადღება მიიპყრო და ერბიუმის მრავალი გამოყენება განვითარდა.

ვერცხლისფერ-თეთრ ერბიუმს აქვს რბილი ტექსტურა და ძლიერ ფერომაგნეტიზმს მხოლოდ აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ავლენს. ის ზეგამტარია და ოთახის ტემპერატურაზე ნელა იჟანგება ჰაერითა და წყლით.ერბიუმის ოქსიდიარის ვარდისფერ-წითელი ფერი, რომელიც ხშირად გამოიყენება ფაიფურის ინდუსტრიაში და კარგი მინანქრის წყაროა. ერბიუმი კონცენტრირებულია ვულკანურ ქანებში და მას აქვს მსხვილმასშტაბიანი მინერალური საბადოები სამხრეთ ჩინეთში.

ერბიუმს აქვს შესანიშნავი ოპტიკური თვისებები და შეუძლია ინფრაწითელი გამოსხივების ხილულ სინათლედ გარდაქმნა, რაც მას იდეალურ მასალად აქცევს ინფრაწითელი დეტექტორებისა და ღამის ხედვის მოწყობილობების დასამზადებლად. ის ასევე წარმოადგენს ფოტონების დეტექციის კვალიფიციურ ინსტრუმენტს, რომელსაც შეუძლია ფოტონების უწყვეტი შთანთქმა მყარ სხეულში იონების აგზნების კონკრეტული დონის მეშვეობით, შემდეგ კი ამ ფოტონების აღმოჩენა და დათვლა ფოტონების დეტექტორის შესაქმნელად. თუმცა, სამვალენტიანი ერბიუმის იონების მიერ ფოტონების პირდაპირი შთანთქმის ეფექტურობა მაღალი არ იყო. მხოლოდ 1966 წელს შეიმუშავეს მეცნიერებმა ერბიუმის ლაზერები დამხმარე იონების მეშვეობით ოპტიკური სიგნალების ირიბად დაჭერისა და შემდეგ ერბიუმზე ენერგიის გადაცემით.

ერბიუმის ლაზერის მოქმედების პრინციპი ჰოლმიუმის ლაზერის მსგავსია, მაგრამ მისი ენერგია გაცილებით დაბალია, ვიდრე ჰოლმიუმის ლაზერის. რბილი ქსოვილების დასაჭრელად შეიძლება გამოყენებულ იქნას 2940 ნანომეტრიანი ტალღის სიგრძის ერბიუმის ლაზერი. მიუხედავად იმისა, რომ შუა ინფრაწითელ რეგიონში ამ ტიპის ლაზერს აქვს სუსტი შეღწევადობა, მას შეუძლია სწრაფად შეიწოვოს ტენიანობა ადამიანის ქსოვილებში, რაც კარგ შედეგებს იძლევა ნაკლები ენერგიით. მას შეუძლია რბილი ქსოვილების წვრილად დაჭრა, დაფქვა და მოცილება, რაც ჭრილობების სწრაფ შეხორცებას უწყობს ხელს. ის ფართოდ გამოიყენება ლაზერულ ოპერაციებში, როგორიცაა პირის ღრუს, თეთრი კატარაქტის, სილამაზის, ნაწიბურების და ნაოჭების მოცილება.

1985 წელს, დიდი ბრიტანეთის საუთჰემპტონის უნივერსიტეტმა და იაპონიაში ჩრდილო-აღმოსავლეთის უნივერსიტეტმა წარმატებით შეიმუშავეს ერბიუმით დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი. დღესდღეობით, ჩინეთის ჰუბეის პროვინციის ქალაქ უხანში, უხანის ოპტიკის ველს შეუძლია დამოუკიდებლად აწარმოოს ეს ერბიუმით დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი და ექსპორტი ჩრდილოეთ ამერიკაში, ევროპასა და სხვა ადგილებში. ეს გამოყენება ბოჭკოვანი ოპტიკური კომუნიკაციის ერთ-ერთი უდიდესი გამოგონებაა, რადგან თუ ერბიუმის გარკვეული პროპორცია დოპირებულია, მას შეუძლია კომპენსირება გაუწიოს საკომუნიკაციო სისტემებში ოპტიკური სიგნალების დანაკარგს. ეს გამაძლიერებელი ამჟამად ბოჭკოვანი კომუნიკაციის ყველაზე ფართოდ გამოყენებადი მოწყობილობაა, რომელსაც შეუძლია ოპტიკური სიგნალების გადაცემა შესუსტების გარეშე.