تقویت‌کننده فیبر آلاییده شده با اربیوم: انتقال سیگنال بدون تضعیف

اربیم، شصت و هشتمین عنصر در جدول تناوبی.

اره

 

کشفاربیمپر از پیچ و خم است. در سال ۱۷۸۷، در شهر کوچک ایتبی، در ۱.۶ کیلومتری استکهلم، سوئد، یک عنصر خاکی کمیاب جدید در یک سنگ سیاه کشف شد که با توجه به محل کشف، خاک ایتریوم نامگذاری شد. پس از انقلاب فرانسه، شیمیدان موساندر از فناوری تازه توسعه یافته برای کاهش ... عنصری استفاده کرد.ایتریماز خاک ایتریم. در این مرحله، مردم متوجه شدند که خاک ایتریم یک «جزء واحد» نیست و دو اکسید دیگر پیدا کردند: اکسید صورتی...اکسید اربیمو بنفش روشن، اکسید تربیم نامیده می‌شود. در سال ۱۸۴۳، موساندر اربیم را کشف کرد وتربیم، اما او باور نداشت که دو ماده یافت شده خالص باشند و احتمالاً با مواد دیگر مخلوط شده باشند. در دهه‌های بعد، مردم به تدریج کشف کردند که در واقع عناصر زیادی در آن مخلوط شده است و به تدریج عناصر فلزی لانتانید دیگری علاوه بر اربیم و تربیم پیدا کردند.

مطالعه‌ی اربیم به آسانی کشف آن نبود. اگرچه موساند اکسید اربیم صورتی را در سال ۱۸۴۳ کشف کرد، اما تا سال ۱۹۳۴ نمونه‌های خالص آن یافت نشد.فلز اربیمبه دلیل بهبود مستمر در روش‌های خالص‌سازی، استخراج شدند. با حرارت دادن و خالص‌سازیکلرید اربیمو پتاسیم، مردم به کاهش اربیم توسط پتاسیم فلزی دست یافته‌اند. با این حال، خواص اربیم بسیار شبیه به سایر عناصر فلزی لانتانید است که منجر به تقریباً 50 سال رکود در تحقیقات مرتبط، مانند مغناطیس، انرژی اصطکاک و تولید جرقه شده است. تا سال 1959، با کاربرد ساختار الکترونیکی ویژه لایه 4f اتم‌های اربیم در زمینه‌های نوری نوظهور، اربیم مورد توجه قرار گرفت و کاربردهای متعددی از اربیم توسعه یافت.

اربیم، به رنگ سفید نقره‌ای، بافتی نرم دارد و فقط در نزدیکی صفر مطلق فرومغناطیس قوی از خود نشان می‌دهد. این عنصر یک ابررسانا است و در دمای اتاق به آرامی توسط هوا و آب اکسید می‌شود.اکسید اربیماربیم به رنگ قرمز رز است که معمولاً در صنعت چینی‌سازی استفاده می‌شود و لعاب خوبی است. اربیم در سنگ‌های آتشفشانی متمرکز است و ذخایر معدنی وسیعی در جنوب چین دارد.

اربیم خواص نوری برجسته‌ای دارد و می‌تواند مادون قرمز را به نور مرئی تبدیل کند، که آن را به ماده‌ای ایده‌آل برای ساخت آشکارسازهای مادون قرمز و دستگاه‌های دید در شب تبدیل می‌کند. همچنین ابزاری ماهر در تشخیص فوتون است که قادر به جذب مداوم فوتون‌ها از طریق سطوح تحریک یون خاص در جامد و سپس تشخیص و شمارش این فوتون‌ها برای ایجاد یک آشکارساز فوتون است. با این حال، راندمان جذب مستقیم فوتون‌ها توسط یون‌های اربیم سه ظرفیتی بالا نبود. تا سال ۱۹۶۶ دانشمندان لیزرهای اربیم را با گرفتن غیرمستقیم سیگنال‌های نوری از طریق یون‌های کمکی و سپس انتقال انرژی به اربیم توسعه ندادند.

اصول کار لیزر اربیوم مشابه لیزر هولمیوم است، اما انرژی آن بسیار کمتر از لیزر هولمیوم است. از لیزر اربیوم با طول موج ۲۹۴۰ نانومتر می‌توان برای برش بافت نرم استفاده کرد. اگرچه این نوع لیزر در ناحیه مادون قرمز میانی قابلیت نفوذ ضعیفی دارد، اما می‌تواند به سرعت توسط رطوبت در بافت‌های انسانی جذب شود و با انرژی کمتر به نتایج خوبی دست یابد. این لیزر می‌تواند بافت‌های نرم را به طور ظریف برش دهد، آسیاب کند و بردارد و به بهبود سریع زخم کمک کند. این لیزر به طور گسترده در جراحی‌های لیزری مانند حفره دهان، آب مروارید سفید، زیبایی، برداشتن جای زخم و رفع چین و چروک استفاده می‌شود.

در سال ۱۹۸۵، دانشگاه ساوت‌همپتون در بریتانیا و دانشگاه نورث‌ایسترن در ژاپن با موفقیت یک تقویت‌کننده فیبر آلاییده با اربیم را توسعه دادند. امروزه، دره اپتیک ووهان در ووهان، استان هوبئی، چین قادر است به‌طور مستقل این تقویت‌کننده فیبر آلاییده با اربیم را تولید و به آمریکای شمالی، اروپا و سایر نقاط صادر کند. این کاربرد یکی از بزرگترین اختراعات در ارتباطات فیبر نوری است، تا زمانی که نسبت مشخصی از اربیم آلاییده شود، می‌تواند از دست دادن سیگنال‌های نوری در سیستم‌های ارتباطی را جبران کند. این تقویت‌کننده در حال حاضر پرکاربردترین دستگاه در ارتباطات فیبر نوری است که قادر به انتقال سیگنال‌های نوری بدون تضعیف است.


زمان ارسال: ۱۶ آگوست ۲۰۲۳