鉺（Er）

 

1843年，瑞典的莫桑德發現了鉺元素（Erbium）。鉺的光學性質非常突出，一直是人們關注的問題：

 

（1）Er3+在1550nm處的光發射具有特殊意義，因為該波長正好位於光纖通訊的光學纖維的最低損失，鉺離子（Er3+）受到波長980nm、1480nm的光激發後，從基態4I15/2躍遷至高能態4I13/2，當處於高能態的Er3+再躍遷回至基態時發射出1550nm波長的光，石英光纖可傳送各種不同波長的光，但不同的光光衰率不同，1550nm頻帶的光在石英光纖中傳輸時光衰減率最低（0.15分貝/公里），幾乎為下限極限衰減率。因此，光纖通信在1550nm處作信號光時，光損失最小。這樣，如果把適當濃度的鉺摻入合適的基質中，可依據鐳射原理作用，放大器能夠補償通訊系統中的損耗，因此在需要放大波長1550nm光信號的電訊網路中，摻鉺光纖放大器是必不可少的光學器件，目前摻鉺的二氧化矽纖維放大器已實現商業化。據報導，為避免無用的吸收，光纖中鉺的摻雜量幾十至幾百ppm。光纖通信的迅猛發展，將開闢鉺的應用新領域。

 

（2）另外摻鉺的鐳射晶體及其輸出的1730nm鐳射和1550nm鐳射對人的眼睛安全，大氣傳輸性能較好，對戰場的硝煙穿透能力較強，保密性好，不易被敵人探測，照射軍事目標的對比度較大，已製成軍事上用的對人眼安全的可攜式鐳射測距儀。

 

（3）Er3+加入到玻璃中可製成稀土玻璃鐳射材料，是目前輸出脈衝能量最大，輸出功率最高的固體鐳射材料。

 

（4）Er3+還可做稀土上轉換鐳射材料的啟動離子。

 

（5）另外鉺也可應用於眼鏡片玻璃、結晶玻璃的脫色和著色等。

鈥(Ho)

十九世紀後半葉，由於光譜分析法的發現和元素週期表的發表，再加上稀土元素電化學分離工藝的進展，更加促進了新的稀土元素的發現。1879年，瑞典人克利夫發現了鈥元素並以瑞典首都斯德哥爾摩地名命名為鈥（holmium）。

 

鈥的應用領域目前還有待於進一步開發，用量不是很大，最近，包鋼稀土研究院採用高溫高真空蒸餾提純技術，研製出非稀土雜質含量很低的高純金屬鈥Ho/ΣRE>99.9%。目前鈥的主要用途有：

 

（1）用作金屬鹵素燈添加劑，金屬鹵素燈是一種氣體放電燈，它是在高壓汞燈基礎上發展起來的，其特點是在燈泡裏充有各種不同的稀土鹵化物。目前主要使用的是稀土碘化物，在氣體放電時發出不同的譜線光色。在鈥燈中採用的工作物質是碘化鈥，在電弧區可以獲得較高的金屬原子濃度，從而大大提高了輻射效能。
（2）鈥可以用作釔鐵或釔鋁石榴石的添加劑。

（3）摻鈥的釔鋁石榴石（Ho:YAG）可發射2μm鐳射，人體組織對2μm鐳射吸收率高，幾乎比Hd:YAG高3個數量級。所以用Ho:YAG雷射器進行醫療手術時，不但可以提高手術效率和精度，而且可使熱損傷區域減至更小。鈥晶體產生的自由光束可消除脂肪而不會產生過大的熱量，從而減少對健康組織產生的熱損傷，據報導美國用鈥鐳射治療青光眼，可以減少患者手術的痛苦。我國2μm鐳射晶體的水準已達到國際水準，應大力開發生產這種鐳射晶體。

（4）在磁致伸縮合金Terfenol-D中，也可以加入少量的鈥，從而降低合金飽和磁化所需的外場。

（5）另外用摻鈥的光纖可以製作光纖雷射器、光纖放大器、光纖感測器等等光通訊器件在光纖通信迅猛的今天將發揮更重要的作用。