एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर: क्षीणन के बिना सिग्नल संचारित करना

एर्बियम, आवर्त सारणी में 68वाँ तत्व।

की खोजएर्बियमउतार-चढ़ाव से भरपूर है। 1787 में, स्वीडन के स्टॉकहोम से 1.6 किलोमीटर दूर, इटबी के छोटे से शहर में, एक काले पत्थर में एक नई दुर्लभ पृथ्वी की खोज की गई थी, जिसे खोज के स्थान के अनुसार येट्रियम पृथ्वी नाम दिया गया था। फ्रांसीसी क्रांति के बाद, रसायनज्ञ मोसैंडर ने तत्व को कम करने के लिए नव विकसित तकनीक का उपयोग कियाyttriumयट्रियम पृथ्वी से. इस बिंदु पर, लोगों को एहसास हुआ कि येट्रियम पृथ्वी एक "एकल घटक" नहीं है और उन्हें दो अन्य ऑक्साइड मिले: गुलाबी को कहा जाता हैएर्बियम ऑक्साइड, और हल्के बैंगनी रंग को टर्बियम ऑक्साइड कहा जाता है। 1843 में मोसैंडर ने अर्बियम और की खोज कीटर्बियम, लेकिन उन्हें विश्वास नहीं था कि पाए गए दोनों पदार्थ शुद्ध थे और संभवतः अन्य पदार्थों के साथ मिश्रित थे। अगले दशकों में, लोगों को धीरे-धीरे पता चला कि इसमें वास्तव में कई तत्व मिश्रित थे, और धीरे-धीरे उन्हें एर्बियम और टेरबियम के अलावा अन्य लैंथेनाइड धातु तत्व भी मिले।

एरबियम का अध्ययन इसकी खोज जितना सहज नहीं था। हालाँकि मौसैंड ने 1843 में गुलाबी एर्बियम ऑक्साइड की खोज की थी, लेकिन 1934 तक इसके शुद्ध नमूने नहीं मिले थे।अर्बियम धातुशुद्धिकरण विधियों में निरंतर सुधार के कारण निकाले गए। गर्म करके और शुद्ध करकेएर्बियम क्लोराइडऔर पोटेशियम, लोगों ने धातु पोटेशियम द्वारा एर्बियम की कमी हासिल की है। फिर भी, एरबियम के गुण अन्य लैंथेनाइड धातु तत्वों के समान हैं, जिसके परिणामस्वरूप चुंबकत्व, घर्षण ऊर्जा और चिंगारी उत्पादन जैसे संबंधित अनुसंधान में लगभग 50 वर्षों का ठहराव आया है। 1959 तक, उभरते ऑप्टिकल क्षेत्रों में एरबियम परमाणुओं की विशेष 4एफ परत इलेक्ट्रॉनिक संरचना के अनुप्रयोग के साथ, एरबियम ने ध्यान आकर्षित किया और एरबियम के कई अनुप्रयोग विकसित किए गए।

अर्बियम, सिल्वर सफ़ेद, की बनावट नरम होती है और यह केवल पूर्ण शून्य के निकट मजबूत लौहचुम्बकत्व प्रदर्शित करता है। यह एक सुपरकंडक्टर है और कमरे के तापमान पर हवा और पानी द्वारा धीरे-धीरे ऑक्सीकृत होता है।अर्बियम ऑक्साइडगुलाबी लाल रंग आमतौर पर चीनी मिट्टी के बरतन उद्योग में उपयोग किया जाता है और एक अच्छा शीशा है। एर्बियम ज्वालामुखीय चट्टानों में केंद्रित है और दक्षिणी चीन में बड़े पैमाने पर खनिज भंडार हैं।

एर्बियम में उत्कृष्ट ऑप्टिकल गुण हैं और यह इन्फ्रारेड को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित कर सकता है, जिससे यह इन्फ्रारेड डिटेक्टर और नाइट विजन डिवाइस बनाने के लिए एकदम सही सामग्री बन जाता है। यह फोटॉन का पता लगाने में एक कुशल उपकरण भी है, जो ठोस में विशिष्ट आयन उत्तेजना स्तरों के माध्यम से फोटॉनों को लगातार अवशोषित करने में सक्षम है, और फिर फोटॉन डिटेक्टर बनाने के लिए इन फोटॉनों का पता लगाने और उनकी गिनती करने में सक्षम है। हालाँकि, त्रिसंयोजक एरबियम आयनों द्वारा फोटॉनों के प्रत्यक्ष अवशोषण की दक्षता अधिक नहीं थी। 1966 तक ऐसा नहीं हुआ था कि वैज्ञानिकों ने सहायक आयनों के माध्यम से अप्रत्यक्ष रूप से ऑप्टिकल संकेतों को कैप्चर करके और फिर ऊर्जा को एर्बियम में स्थानांतरित करके एर्बियम लेजर विकसित किया था।

एर्बियम लेजर का सिद्धांत होल्मियम लेजर के समान है, लेकिन इसकी ऊर्जा होल्मियम लेजर की तुलना में बहुत कम है। नरम ऊतकों को काटने के लिए 2940 नैनोमीटर की तरंग दैर्ध्य वाले एर्बियम लेजर का उपयोग किया जा सकता है। यद्यपि मध्य अवरक्त क्षेत्र में इस प्रकार के लेजर की प्रवेश क्षमता खराब होती है, लेकिन इसे मानव ऊतकों में नमी द्वारा जल्दी से अवशोषित किया जा सकता है, जिससे कम ऊर्जा के साथ अच्छे परिणाम प्राप्त होते हैं। यह घाव को तेजी से भरने के लिए मुलायम ऊतकों को बारीक काट सकता है, पीस सकता है और हटा सकता है। इसका व्यापक रूप से मौखिक गुहा, सफेद मोतियाबिंद, सौंदर्य, निशान हटाने और झुर्रियाँ हटाने जैसी लेजर सर्जरी में उपयोग किया जाता है।

1985 में, यूके में साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय और जापान में नॉर्थईस्टर्न विश्वविद्यालय ने सफलतापूर्वक अर्बियम-डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर विकसित किया। आजकल, चीन के हुबेई प्रांत के वुहान में वुहान ऑप्टिक्स वैली स्वतंत्र रूप से इस एर्बियम-डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर का उत्पादन करने और इसे उत्तरी अमेरिका, यूरोप और अन्य स्थानों पर निर्यात करने में सक्षम है। यह एप्लिकेशन फाइबर ऑप्टिक संचार में सबसे महान आविष्कारों में से एक है, जब तक एर्बियम का एक निश्चित अनुपात डोप किया जाता है, यह संचार प्रणालियों में ऑप्टिकल सिग्नल के नुकसान की भरपाई कर सकता है। यह एम्पलीफायर वर्तमान में फाइबर ऑप्टिक संचार में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला उपकरण है, जो बिना कमजोर हुए ऑप्टिकल सिग्नल प्रसारित करने में सक्षम है।