مضخم ألياف الإربيوم المخدر: إرسال الإشارة دون توهين

الإربيوم، العنصر 68 في الجدول الدوري.

اكتشافالإربيوممليء بالتقلبات والمنعطفات. في عام 1787، في بلدة إيتبي الصغيرة، على بعد 1.6 كيلومتر من ستوكهولم بالسويد، تم اكتشاف أرض نادرة جديدة في حجر أسود، سُميت أرض الإيتريوم حسب موقع الاكتشاف. بعد الثورة الفرنسية، استخدم الكيميائي موساندر التكنولوجيا المطورة حديثًا لتقليل العناصرالإيتريوممن أرض الإيتريوم. في هذه المرحلة، أدرك الناس أن تراب الإيتريوم ليس "مكونًا واحدًا" ووجدوا أكسيدين آخرين: يسمى الأكسيد الوردي.أكسيد الإربيومواللون الأرجواني الفاتح يسمى أكسيد التيربيوم. وفي عام 1843، اكتشف موساندر الإربيوم وتيربيوملكنه لا يعتقد أن المادتين اللتين تم العثور عليهما نقيتان وربما مختلطتان بمواد أخرى. وفي العقود التالية، اكتشف الناس تدريجياً أن هناك بالفعل العديد من العناصر الممزوجة فيه، واكتشفوا تدريجياً عناصر معدنية أخرى من اللانثانيد إلى جانب الإربيوم والتيربيوم.

لم تكن دراسة الإربيوم سلسة مثل اكتشافه. على الرغم من أن موساند اكتشف أكسيد الإربيوم الوردي في عام 1843، إلا أنه لم يتم العثور على عينات نقية من الإربيوم الوردي إلا في عام 1934.معدن الإربيومتم استخراجها بسبب التحسين المستمر في طرق التنقية. عن طريق التسخين والتنقيةكلوريد الإربيوموالبوتاسيوم، وقد حقق الناس اختزال الإربيوم بواسطة معدن البوتاسيوم. ومع ذلك، فإن خصائص الإربيوم مشابهة جدًا لعناصر فلز اللانثانيد الأخرى، مما أدى إلى ما يقرب من 50 عامًا من الركود في الأبحاث ذات الصلة، مثل المغناطيسية، وطاقة الاحتكاك، وتوليد الشرارة. حتى عام 1959، مع تطبيق البنية الإلكترونية الخاصة بطبقة 4f لذرات الإربيوم في المجالات البصرية الناشئة، اكتسب الإربيوم الاهتمام وتم تطوير تطبيقات متعددة للإربيوم.

الإربيوم، ذو اللون الأبيض الفضي، ذو ملمس ناعم ويظهر فقط مغناطيسية حديدية قوية بالقرب من الصفر المطلق. وهو موصل فائق ويتأكسد ببطء بالهواء والماء في درجة حرارة الغرفة.أكسيد الإربيومهو لون أحمر وردي يستخدم عادة في صناعة الخزف وهو طلاء زجاجي جيد. يتركز الإربيوم في الصخور البركانية وله رواسب معدنية واسعة النطاق في جنوب الصين.

يتمتع الإربيوم بخصائص بصرية متميزة ويمكنه تحويل الأشعة تحت الحمراء إلى ضوء مرئي، مما يجعله المادة المثالية لصنع أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء وأجهزة الرؤية الليلية. كما أنها أداة ماهرة في الكشف عن الفوتون، قادرة على امتصاص الفوتونات بشكل مستمر من خلال مستويات محددة من الإثارة الأيونية في المادة الصلبة، ثم اكتشاف هذه الفوتونات وحسابها لإنشاء كاشف الفوتون. ومع ذلك، فإن كفاءة الامتصاص المباشر للفوتونات بواسطة أيونات الإربيوم الثلاثية التكافؤ لم تكن عالية. لم يكن الأمر كذلك حتى عام 1966 عندما قام العلماء بتطوير ليزر الإربيوم عن طريق التقاط الإشارات الضوئية بشكل غير مباشر من خلال الأيونات المساعدة ومن ثم نقل الطاقة إلى الإربيوم.

يشبه مبدأ ليزر الإربيوم مبدأ ليزر الهولميوم، لكن طاقته أقل بكثير من طاقة ليزر الهولميوم. يمكن استخدام ليزر الإربيوم ذو الطول الموجي 2940 نانومتر لقطع الأنسجة الرخوة. على الرغم من أن هذا النوع من الليزر في منطقة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة لديه قدرة اختراق ضعيفة، إلا أنه يمكن امتصاصه بسرعة عن طريق الرطوبة في الأنسجة البشرية، مما يحقق نتائج جيدة مع طاقة أقل. يمكنه قطع الأنسجة الرخوة وطحنها وإزالتها بدقة، مما يحقق التئام الجروح بسرعة. يستخدم على نطاق واسع في جراحات الليزر مثل عمليات تجويف الفم، وإعتام عدسة العين البيضاء، والتجميل، وإزالة الندبات، وإزالة التجاعيد.

في عام 1985، نجحت جامعة ساوثهامبتون في المملكة المتحدة وجامعة نورث إيسترن في اليابان في تطوير مضخم ألياف مشبع بالإربيوم. في الوقت الحاضر، وادي ووهان للبصريات في ووهان، مقاطعة هوبي، الصين قادر على إنتاج مضخم الألياف المشبع بالإربيوم بشكل مستقل وتصديره إلى أمريكا الشمالية وأوروبا وأماكن أخرى. يعد هذا التطبيق أحد أعظم الاختراعات في مجال اتصالات الألياف الضوئية، فطالما تم تناول نسبة معينة من الإربيوم، فإنه يمكن تعويض فقدان الإشارات الضوئية في أنظمة الاتصالات. يعد هذا المضخم حاليًا الجهاز الأكثر استخدامًا في اتصالات الألياف الضوئية، وهو قادر على نقل الإشارات الضوئية دون إضعاف.