एर्बियम डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर: क्षीणन के बिना संकेत संचारित करना

एर्बियमआवर्त सारणी में 68वाँ तत्व।

की खोजएर्बियमयह कहानी उतार-चढ़ाव से भरी 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 यिट्रियम पृथ्वी नाम दिया गया था। फ्रांसीसी क्रांति के बाद, रसायनज्ञ मोसेंडर ने मौलिक तत्वों को कम करने के लिए नई विकसित तकनीक का इस्तेमाल कियाyttriumयट्रियम पृथ्वी से। इस बिंदु पर, लोगों को एहसास हुआ कि यट्रियम पृथ्वी एक "एकल घटक" नहीं है और दो अन्य ऑक्साइड पाए गए: गुलाबी रंग का एक ऑक्साइड कहा जाता हैअर्बियम ऑक्साइड, और हल्के बैंगनी रंग को टर्बियम ऑक्साइड कहा जाता है। 1843 में, मोसेंडर ने एर्बियम औरटर्बियम, लेकिन उन्हें विश्वास नहीं था कि पाए गए दो पदार्थ शुद्ध थे और संभवतः अन्य पदार्थों के साथ मिश्रित थे। अगले दशकों में, लोगों ने धीरे-धीरे पता लगाया कि वास्तव में इसमें कई तत्व मिश्रित थे, और धीरे-धीरे एर्बियम और टेरबियम के अलावा अन्य लैंथेनाइड धातु तत्व पाए गए।

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

एर्बियम, चांदी जैसा सफेद, मुलायम बनावट वाला होता है और केवल परम शून्य के पास ही मजबूत फेरोमैग्नेटिज्म प्रदर्शित करता है। यह एक सुपरकंडक्टर है और कमरे के तापमान पर हवा और पानी द्वारा धीरे-धीरे ऑक्सीकृत होता है।अर्बियम ऑक्साइडयह गुलाबी लाल रंग है जिसका इस्तेमाल आमतौर पर चीनी मिट्टी के बरतन उद्योग में किया जाता है और यह एक अच्छा ग्लेज़ है। एर्बियम ज्वालामुखीय चट्टानों में केंद्रित है और दक्षिणी चीन में बड़े पैमाने पर खनिज भंडार है।

एर्बियम में उत्कृष्ट ऑप्टिकल गुण होते हैं और यह इन्फ्रारेड को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित कर सकता है, जिससे यह इन्फ्रारेड डिटेक्टर और नाइट विज़न डिवाइस बनाने के लिए एकदम सही सामग्री बन जाती है। यह फोटॉन डिटेक्शन में भी एक कुशल उपकरण है, जो ठोस में विशिष्ट आयन उत्तेजना स्तरों के माध्यम से लगातार फोटॉन को अवशोषित करने में सक्षम है, और फिर फोटॉन डिटेक्टर बनाने के लिए इन फोटॉनों का पता लगाने और उनकी गणना करने में सक्षम है। हालाँकि, त्रिसंयोजक एर्बियम आयनों द्वारा फोटॉनों के प्रत्यक्ष अवशोषण की दक्षता अधिक नहीं थी। 1966 तक ऐसा नहीं 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।

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

1985 में, यूके में साउथेम्प्टन विश्वविद्यालय और जापान में नॉर्थईस्टर्न विश्वविद्यालय ने सफलतापूर्वक एक एर्बियम-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 अनुप्रयोग फाइबर ऑप्टिक संचार में सबसे महान आविष्कारों में से एक है, जब तक कि एर्बियम का एक निश्चित अनुपात डोप किया जाता है, यह संचार प्रणालियों में ऑप्टिकल संकेतों 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 संकेतों को संचारित करने में सक्षम है।