传统上，激光被广泛用于加热材料，进行切割、钻孔和焊接等工艺，但在特定情况下，与直觉相悖，也可以通过激光辐射来让材料冷却。
近日，德国弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所和美国新墨西哥大学的研究团队首次通过激光制冷技术，成功将石英玻璃从室温冷却了67开尔文，相关成果以“Laser cooling ytterbium doped silica by 67 K from ambient temperature”为题发表在《光学快报》杂志上。
激光激发掺镱玻璃棒
激光冷却技术主要是基于反斯托克斯荧光冷却过程，这是一种特殊的散射效应，其散射荧光光子波长比入射光子波长短，因此散射荧光光子能量高于入射光子能量，简单的理解就是：用低能量激光光子激发发光介质，发光介质散射出高能量的光子，将发光介质中的原有能量带出介质而制冷。
不过此前，科学界普遍认为激光冷却石英玻璃是不可能的。但在2019年有研究团队成功证明了掺镱（Yb）石英玻璃是可以通过激光冷却的，尽管当时的冷却效果仅为0.7开尔文。
为了进一步提高冷却效率，打破之前的冷却记录，该研究团队对制造掺杂材料的具体工艺及其精确成分进行了优化，并对用于测量的激发激光器进行了改进。经过改进，研究团队使用功率为97瓦、波长为1032纳米的激光辐射掺镱石英棒，创造了新的冷却纪录，将其温度从室温降低了67开尔文。
据悉，这项技术的进步预示着未来可能开发出极稳定的激光器和低噪声放大器，这些设备可用于精密测量和量子实验。此外，优化后的工艺还有望推动无振动冷却技术的发展，这对于低温显微镜和伽马能谱在材料分析和医疗诊断中的应用至关重要。同时，这种材料在光纤领域也具有潜在的应用价值。随着技术的进一步发展，未来可能会开发出高性能的光纤激光器，这些激光器能够克服热不稳定性的问题，提供更稳定的性能。
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