แอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์เจือเออร์เบียม: ส่งสัญญาณโดยไม่ลดทอน

เออร์เบียมองค์ประกอบที่ 68 ในตารางธาตุ

การค้นพบของเออร์เบียมเต็มไปด้วยการบิดและเปลี่ยน ในปี ค.ศ. 1787 ในเมืองเล็ก ๆ ของ Itby ห่างจากสตอกโฮล์ม 1.6 กิโลเมตรประเทศสวีเดนซึ่งเป็นดินหายากใหม่ถูกค้นพบในหินสีดำชื่อ Yttrium Earth ตามที่ตั้งของการค้นพบ หลังจากการปฏิวัติฝรั่งเศสนักเคมี Mossander ใช้เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นใหม่เพื่อลดองค์ประกอบอิตเทรียมจาก Yttrium Earth ณ จุดนี้ผู้คนตระหนักว่า Yttrium Earth ไม่ใช่ "องค์ประกอบเดี่ยว" และพบออกไซด์อีกสองตัว: สีชมพูที่เรียกว่าเออร์เบียมออกไซด์และสีม่วงอ่อนเรียกว่า terbium ออกไซด์ ในปี ค.ศ. 1843 มอสซานเดอร์ค้นพบเออร์เบียมและเทอร์เบียมแต่เขาไม่เชื่อว่าสารทั้งสองที่พบนั้นบริสุทธิ์และอาจผสมกับสารอื่น ๆ ในทศวรรษที่ผ่านมาผู้คนค่อยๆค้นพบว่ามีองค์ประกอบหลายอย่างผสมกันและค่อยๆพบองค์ประกอบโลหะแลนทาไนด์อื่น ๆ นอกเหนือจาก Erbium และ Terbium

การศึกษาของ Erbium นั้นไม่ราบรื่นเท่ากับการค้นพบ ถึงแม้ว่า Maussand จะค้นพบ Erbium Oxide สีชมพูในปี 1843 แต่ก็ไม่ได้จนกว่าจะถึงปี 1934 ตัวอย่างที่บริสุทธิ์ของโลหะเออร์เบียมถูกสกัดเนื่องจากการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในวิธีการทำให้บริสุทธิ์ โดยการทำความร้อนและการทำให้บริสุทธิ์เออร์เบียมคลอไรด์และโพแทสเซียมผู้คนประสบความสำเร็จในการลด Erbium ด้วยโพแทสเซียมโลหะ ถึงกระนั้นคุณสมบัติของเออร์เบียมก็คล้ายกับองค์ประกอบโลหะแลนทาไนด์อื่น ๆ ทำให้เกิดความซบเซาเกือบ 50 ปีในการวิจัยที่เกี่ยวข้องเช่นแม่เหล็กพลังงานแรงเสียดทานและการสร้างประกายไฟ จนกระทั่งปี 1959 ด้วยการประยุกต์ใช้โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ 4F ชั้นพิเศษของอะตอมเออร์เบียมในสนามออพติคอลที่เกิดขึ้นใหม่เออร์เบียมได้รับความสนใจและการประยุกต์ใช้เออร์เบียมหลายครั้ง

Erbium, Silver White, มีพื้นผิวที่อ่อนนุ่มและแสดงเฉพาะ ferromagnetism ที่แข็งแกร่งใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ มันเป็นตัวนำยิ่งยวดและถูกออกซิไดซ์อย่างช้าๆโดยอากาศและน้ำที่อุณหภูมิห้องเออร์เบียมออกไซด์เป็นสีแดงกุหลาบที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมพอร์ซเลนและเป็นเคลือบที่ดี Erbium มีความเข้มข้นในหินภูเขาไฟและมีแร่ธาตุขนาดใหญ่ในภาคใต้ของจีน

Erbium มีคุณสมบัติทางแสงที่โดดเด่นและสามารถแปลงอินฟราเรดเป็นแสงที่มองเห็นได้ทำให้เป็นวัสดุที่สมบูรณ์แบบสำหรับการสร้างเครื่องตรวจจับอินฟราเรดและอุปกรณ์การมองเห็นตอนกลางคืน นอกจากนี้ยังเป็นเครื่องมือที่มีทักษะในการตรวจจับโฟตอนสามารถดูดซับโฟตอนอย่างต่อเนื่องผ่านระดับการกระตุ้นไอออนที่เฉพาะเจาะจงในของแข็งจากนั้นตรวจจับและนับโฟตอนเหล่านี้เพื่อสร้างเครื่องตรวจจับโฟตอน อย่างไรก็ตามประสิทธิภาพของการดูดซับโฟตอนโดยตรงโดย trivalent erbium ions ไม่สูง มันไม่ได้จนกว่าปี 1966 นักวิทยาศาสตร์พัฒนาเลเซอร์เออร์เบียมโดยการจับสัญญาณแสงทางอ้อมผ่านไอออนเสริมและจากนั้นถ่ายโอนพลังงานไปยัง Erbium

หลักการของเลเซอร์เออร์เบียมนั้นคล้ายคลึงกับเลเซอร์ Holmium แต่พลังงานของมันต่ำกว่าเลเซอร์ Holmium มาก เลเซอร์ Erbium ที่มีความยาวคลื่น 2940 นาโนเมตรสามารถใช้ในการตัดเนื้อเยื่ออ่อน แม้ว่าเลเซอร์ประเภทนี้ในภูมิภาคอินฟราเรดกลางมีความสามารถในการเจาะที่ไม่ดี แต่ก็สามารถดูดซึมได้อย่างรวดเร็วโดยความชื้นในเนื้อเยื่อของมนุษย์ แต่ได้ผลลัพธ์ที่ดีด้วยพลังงานน้อยลง มันสามารถตัดบดและกำจัดเนื้อเยื่ออ่อนได้อย่างประณีตเพื่อให้ได้การรักษาแผลอย่างรวดเร็ว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผ่าตัดด้วยเลเซอร์เช่นช่องปาก, ต้อกระจกสีขาว, ความงาม, การกำจัดแผลเป็นและการกำจัดริ้วรอย

ในปีพ. ศ. 2528 มหาวิทยาลัยเซาแธมป์ตันในสหราชอาณาจักรและมหาวิทยาลัยนอร์ทอีสเทิร์นในญี่ปุ่นประสบความสำเร็จในการพัฒนาแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์เออร์เบียม ทุกวันนี้หุบเขา Wuhan Optics ในหวู่ฮั่นมณฑลหูเป่ยจีนสามารถผลิตแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ที่เจือด้วยเออร์เบียมและส่งออกไปยังอเมริกาเหนือยุโรปและสถานที่อื่น ๆ ได้อย่างอิสระ แอปพลิเคชั่นนี้เป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการสื่อสารไฟเบอร์ออปติกตราบใดที่สัดส่วนของ Erbium นั้นถูกเจือด้วยกันก็สามารถชดเชยการสูญเสียสัญญาณออพติคอลในระบบการสื่อสาร แอมพลิฟายเออร์นี้เป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสารไฟเบอร์ออปติกซึ่งสามารถส่งสัญญาณออปติคัลโดยไม่อ่อนตัว