Amplificador de fibra dopada con erbio: transmisión de sinal sen atenuación

Erbio, o elemento 68 da táboa periódica.

er

 

O descubrimento deerbioestá cheo de voltas e voltas. En 1787, na pequena cidade de Itby, a 1,6 quilómetros de Estocolmo, Suecia, descubriuse unha nova terra rara nunha pedra negra, chamada terra de itrio segundo a localización do descubrimento. Despois da Revolución Francesa, o químico Mossander utilizou tecnoloxía recentemente desenvolvida para reducir o elementalitrioda terra de itrio. Neste punto, a xente decatouse de que a terra de itrio non é un "compoñente único" e atopou outros dous óxidos: o rosa chámaseóxido de erbio, e o violeta claro chámase óxido de terbio. En 1843, Mossander descubriu o erbio eterbio, pero non cría que as dúas substancias atopadas fosen puras e posiblemente mesturadas con outras substancias. Nas décadas seguintes, a xente descubriu aos poucos que había moitos elementos mesturados nel e aos poucos atoparon outros elementos metálicos lantánidos ademais de erbio e terbio.

O estudo do erbio non foi tan suave como o seu descubrimento. Aínda que Maussand descubriu o óxido de erbio rosa en 1843, non foi ata 1934 cando as mostras puras deerbio metálicoforon extraídos debido á mellora continua dos métodos de purificación. Por quecemento e purificacióncloruro de erbioe potasio, a xente conseguiu a redución do erbio polo potasio metálico. Aínda así, as propiedades do erbio son demasiado similares a outros elementos metálicos lantánidos, o que resulta en case 50 anos de estancamento en investigacións relacionadas, como o magnetismo, a enerxía de rozamento e a xeración de faíscas. Ata 1959, coa aplicación da estrutura electrónica especial da capa 4f dos átomos de erbio en campos ópticos emerxentes, o erbio gañou a atención e desenvolvéronse múltiples aplicacións de erbio.

O erbio, branco prateado, ten unha textura suave e só presenta un forte ferromagnetismo preto do cero absoluto. É un supercondutor e é oxidado lentamente polo aire e a auga a temperatura ambiente.Óxido de erbioé unha cor vermella rosa que se usa habitualmente na industria da porcelana e é un bo esmalte. O erbio concéntrase en rochas volcánicas e ten depósitos minerais a gran escala no sur da China.

O erbio ten excelentes propiedades ópticas e pode converter infravermello en luz visible, o que o converte no material perfecto para fabricar detectores infravermellos e dispositivos de visión nocturna. Tamén é unha ferramenta hábil na detección de fotóns, capaz de absorber fotóns continuamente a través de niveis específicos de excitación de ións no sólido, e despois detectar e contar estes fotóns para crear un detector de fotóns. Non obstante, a eficiencia da absorción directa de fotóns por parte dos ións de erbio trivalente non foi alta. Non foi ata 1966 cando os científicos desenvolveron láseres de erbio capturando indirectamente sinais ópticos a través de ións auxiliares e despois transferindo enerxía ao erbio.

O principio do láser de erbio é semellante ao do láser de holmio, pero a súa enerxía é moito menor que a do láser de holmio. Pódese usar un láser de erbio cunha lonxitude de onda de 2940 nanómetros para cortar tecidos brandos. Aínda que este tipo de láser na rexión do infravermello medio ten unha escasa capacidade de penetración, pode ser absorbido rapidamente pola humidade dos tecidos humanos, logrando bos resultados con menos enerxía. Pode cortar, moer e eliminar finamente os tecidos brandos, logrando unha rápida cicatrización das feridas. É amplamente utilizado en cirurxías con láser como a cavidade oral, a catarata branca, a beleza, a eliminación de cicatrices e a eliminación de engurras.

En 1985, a Universidade de Southampton no Reino Unido e a Northeastern University de Xapón desenvolveron con éxito un amplificador de fibra dopada con erbio. Hoxe en día, Wuhan Optics Valley en Wuhan, provincia de Hubei, China é capaz de producir de forma independente este amplificador de fibra dopada con erbio e exportalo a América do Norte, Europa e outros lugares. Esta aplicación é un dos maiores inventos na comunicación por fibra óptica, sempre que se dope unha certa proporción de erbio, pode compensar a perda de sinais ópticos nos sistemas de comunicación. Este amplificador é actualmente o dispositivo máis utilizado na comunicación por fibra óptica, capaz de transmitir sinais ópticos sen debilitarse.


Hora de publicación: 16-ago-2023