اکسید یتربیوم پیشرفت های فن آوری فیبر نوری و لیزر را تقویت می کند

در عصر اطلاعات، داده‌ها از طریق شبکه‌های جهانی مانند خون در رگ‌ها جریان دارند و سیستم‌های اقتصادی، اجتماعی و فناوری را تقویت می‌کنند. ارتباطات نوری به عنوان ستون فقرات انتقال اطلاعات عمل می‌کند و عملکرد آن مستقیماً بر سرعت، ظرفیت و قابلیت اطمینان داده‌ها تأثیر می‌گذارد. در همین حال، فناوری لیزر در پردازش مواد، تشخیص پزشکی و تحقیقات علمی ضروری شده است. با این حال، تضعیف سیگنال در انتقال نوری و ناکارآمدی تبدیل انرژی در لیزرها، چالش‌های مداومی را ایجاد می‌کنند.

سری لانتانیدها، همراه با اسکاندیم و ایتریم، عناصر خاکی کمیاب را تشکیل می‌دهند. علیرغم نامشان، این عناصر نسبتاً فراوان هستند اما از نظر جغرافیایی پراکنده هستند و استخراج آنها را دشوار می‌کند. پیکربندی الکترونی 4f منحصر به فرد آنها، خواص نوری، مغناطیسی و کاتالیزوری استثنایی را به آنها اعطا می‌کند.

این پودر سفید/زرد دارای نقطه ذوب بالا، سختی و پایداری شیمیایی است. مزایای فوتونیکی آن عبارتند از:

• مقطع جذب: ~8×10 ^-21 cm ² در 976 نانومتر، فراتر از یون‌های Nd و Er
• بازده کوانتومی: تبدیل فوتون نزدیک به 100٪
• پهنای باند انتشار: محدوده قابل تنظیم 1020-1080 نانومتر

تقویت‌کننده‌های فیبر دوپ شده با ایتربیوم (YDFAs) تلفات سیگنال را در شبکه‌های نوری جبران می‌کنند. بازار جهانی تقویت‌کننده‌ها بیش از 10 میلیارد دلار است که ناشی از تقاضای پهنای باند از محاسبات ابری و شبکه‌های 5G است.

لیزرهای فیبر ایتربیوم به توان خروجی کیلووات با راندمان 70٪ دست می‌یابند. کیفیت پرتو آنها (نزدیک به حد پراش) کاربردهای دقیقی را ممکن می‌سازد:

• پردازش مواد صنعتی
• جراحی کم تهاجمی
• ابزار دقیق علمی

فراتر از مخابرات، سیستم‌های ایتربیوم امکان‌پذیر می‌کنند:

• نقشه‌برداری محیطی LIDAR
• میکروسکوپ فلورسانس
• تحقیقات انرژی همجوشی بالقوه

تحقیقات بر روی موارد زیر متمرکز است:

1. دوپینگ نانوکریستالی برای غلظت‌های بالاتر
2. ادغام فیبر کریستال فوتونی
3. توسعه لیزر در مقیاس تراشه

بازار اکسید ایتربیوم پتانسیل رشد پایدار را در سراسر مخابرات، تولید و فناوری‌های نوظهور نشان می‌دهد که ناشی از تقاضای بی‌وقفه برای سیستم‌های فوتونیکی با عملکرد بالاتر است.