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來自德國弗勞恩霍夫應用光學與精密工程研究所和美國新墨西哥大學的一個研究團隊首次通過激光制冷方式，成功地將石英玻璃從室溫冷卻了67開爾文。最新一期《光學快報》雜志上報道了這項研究成果。
人們通常將激光與材料加熱聯系在一起，如切割、鉆孔、焊接，在金屬或石制物體上進行精確加工。但在特定情況下，也可以通過激光輻射來冷卻材料，如氣體的多普勒冷卻。然而，激光輻射也能使固體冷卻。
通過所謂的反斯托克斯熒光冷卻，這種冷熱相悖的效應成為可能。在該過程中，通過激光輻射激發一種特殊的高純度材料，由于激光和材料發出的輻射（即熒光）之間存在能量差異，激光會以熱的形式從材料中吸取能量，于是材料被冷卻。
多年來，激光冷卻石英玻璃被認為是不可能的。但在2019年，該研究團隊首次證明了摻鐿（Yb）石英玻璃可以通過激光冷卻。當時，只能從室溫冷卻0.7開爾文。為了超越先前的冷卻限值，他們優化了摻雜材料的制備工藝。
結果，研究團隊實現了一種新的破紀錄的冷卻：通過功率為97瓦、波長為1032納米的激光輻射摻鐿石英棒，使溫度從室溫降低了67開爾文。
這一新進展有助于未來開發出極穩定的激光器和低噪聲放大器，用于精密測量或量子實驗。此外，優化工藝還可以推進無振動冷卻，借助低溫顯微鏡和伽馬能譜，在材料分析和醫療診斷中發揮作用。
這種材料在纖維中也有潛在用途。未來，新工藝可用于開發高性能光纖激光器，克服熱不穩定性的缺點。
研究人員指出，新工藝代表著激光制冷方面的重大進步，但他們創造的冷卻紀錄并不代表固體激光制冷可能達到的最大值。
