Иттербий

Иттербий (Yb, Z=70) — редкоземельный металл с важным применением в волоконных лазерах, атомных часах и в качестве легирующего элемента нержавеющих сталей. Ион Yb³⁺ является рабочим телом Yb:YAG и Yb-волоконных лазеров — наиболее эффективных твёрдотельных лазеров в диапазоне 1030–1090 нм.

Yb-волоконные лазеры (активная среда — кварцевое волокно, легированное Yb³⁺ 0,1–1,0% мольных) имеют квантовый КПД до 90% — самый высокий среди мощных лазеров. При стекловой накачке диодами 976 нм генерация на 1030–1090 нм обеспечивает квантовый дефект всего 5,2% (против 24% у Nd:YAG при накачке 808 нм → генерация 1064 нм). Это означает в 4–5 раз меньше теплообразования на ватт выходной мощности — именно поэтому Yb-волоконные лазеры мощностью 1–20 кВт вытеснили CO₂ и Nd:YAG лазеры в промышленной резке и сварке металлов.

Атомные часы на основе решёточных часов Yb (optical lattice clock): переход ¹S₀ → ³P₀ иттербия на частоте 518 THz обеспечивает нестабильность частоты 10⁻¹⁸–10⁻¹⁹ — в 100 раз точнее цезиевых часов (SI-секунда). Это открывает измерение гравитационного красного смещения на высоте 1 м с точностью 10⁻¹⁸, что потенциально применимо для геодезии (определение уровня моря с точностью 1 см по разности гравитационного потенциала) и для тестирования общей теории относительности.