来自弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所IOF和新墨西哥大学的研究团队首次成功通过光学激光冷却将石英玻璃冷却至67开尔文。来自耶拿和阿尔伯克基的研究人员在《OpticsExpress》杂志上发表了研究结果。
切割、钻孔、焊接——我们通常将激光与材料加热联系起来，例如在金属或石头制成的物体上进行精确加工。但在特定情况下，也可以通过激光辐射来冷却材料——这种效应因气体多普勒冷却而闻名。然而，激光辐射也会导致固体冷却。
这种矛盾的效应通过所谓的反斯托克斯荧光冷却成为可能。在此过程中，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(即荧光)之间的能量差异，能量以热的形式从材料中提取——材料被冷却。
由弗劳恩霍夫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，并在论文中取得了重大进展。
研究人员再次突破石英玻璃先前的冷却阈值
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0.7开尔文。为了克服之前的冷却阈值，对制造掺杂材料的具体工艺及其精确成分进行了优化。此外，新墨西哥大学与弗劳恩霍夫IOF研究人员密切合作，对用于测量的激发激光器进行了改进。
结果，研究人员现在实现了新的破纪录的冷却：通过功率为97瓦、波长为1,032纳米的激发激光器辐射掺镱石英棒，研究人员能够证明两分钟内温度从室温降低67开尔文。
类纤维材料开辟了新的应用潜力
由于这一新的发展，未来可以开发出用于精密计量或量子实验的新颖、极其稳定的激光器和低噪声放大器。此外，优化的工艺可以促进无振动冷却，从而通过低温显微镜和伽马能谱为材料分析和医学诊断的应用开辟新的潜力。
该材料在纤维中的潜在用途特别令人感兴趣。未来，新工艺可用于开发高性能光纤激光器，而无需应对热不稳定性的限制影响。
新工艺代表了激光冷却领域的重大进步，并且根据专家的理论考虑，尚未标志着使用激光最大可能的温度降低。
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