激光网3月22日消息，来自弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所IOF和新墨西哥大学的一组研究人员首次成功地通过光学激光冷却将二氧化硅玻璃冷却了67开尔文。来自耶拿和阿尔伯克基的研究人员将结果发表在《光学快报》杂志上。
切割、钻孔、焊接——我们通常将激光与材料的加热联系在一起，例如，在金属或石头制成的物体上精确工作。但在特定情况下，也可以通过激光辐射来冷却材料——这种效应以气体的多普勒冷却而闻名。然而，激光辐射也会导致固体冷却。
这种自相矛盾的效果通过所谓的反斯托克斯荧光冷却成为可能。在这个过程中，一种特殊的高纯度材料通过激光辐射被激发。由于激发激光和材料发出的辐射之间的能量差异，能量以热量的形式从材料中提取——它被冷却。
由Fraunhofer IOF和新墨西哥大学研究人员组成的研究小组研究了掺杂石英玻璃的激光冷却，并在他们的论文中取得了重大进展。
多年来，石英玻璃的冷却被认为是不可能的。但在 2019 年，来自耶拿和阿尔伯克基的研究人员首次证明了掺镱石英玻璃的激光冷却。
当时，冷却温度仅达到室温的 0.7 开尔文。为了克服先前的冷却阈值，优化了制造掺杂材料的具体工艺及其确切成分。此外，新墨西哥大学用于测量的激发激光器在与弗劳恩霍夫IOF研究人员的密切合作下得到了改进。
因此，研究人员现在已经实现了新的破纪录的冷却：通过功率为97瓦，波长为1032纳米的激发激光器对掺镱二氧化硅棒的辐射，研究人员能够在两分钟内证明室温降低了67开尔文。
由于这一新发展，未来可以开发用于精密计量或量子实验的新型、极其稳定的激光器和低噪声放大器。此外，优化的工艺可以推进无振动冷却，从而通过冷冻显微镜和伽马能谱在材料分析和医学诊断中开辟新的应用潜力。
该材料在纤维中的潜在用途特别有趣。未来，新工艺可用于开发高性能光纤激光器，而不必处理热不稳定性的限制效应。
新工艺代表了激光冷却的重大进步，根据专家的理论考虑，使用激光还没有达到最大可能的温度降低。
