激光激发的掺镱石英玻璃棒。

人们通常将激光与材料加热联系在一起，如切割、钻孔、焊接，在金属或石制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，如气体的多普勒冷却。然而，激光辐射也能使固体冷却。

通过所谓的反斯托克斯荧光冷却，这种冷热相悖的效应成为可能。在该过程中，通过激光辐射激发一种特殊的高纯度材料，由于激光和材料发出的辐射（即荧光）之间存在能量差异，激光会以热的形式从材料中吸取能量，于是材料被冷却。

多年来，激光冷却石英玻璃被认为是不可能的。但在2019年，该研究团队首次证明了掺镱（Yb）石英玻璃可以通过激光冷却。当时，只能从室温冷却0.7开尔文。为了超越先前的冷却限值，他们优化了掺杂材料的制备工艺。

结果，研究团队实现了一种新的破纪录的冷却：通过功率为97瓦、波长为1032纳米的激光辐射掺镱石英棒，使温度从室温降低了67开尔文。

这一新进展有助于未来开发出极稳定的激光器和低噪声放大器，用于精密测量或量子实验。此外，优化工艺还可以推进无振动冷却，借助低温显微镜和伽马能谱，在材料分析和医疗诊断中发挥作用。

这种材料在纤维中也有潜在用途。未来，新工艺可用于开发高性能光纤激光器，克服热不稳定性的缺点。

研究人员指出，新工艺代表着激光制冷方面的重大进步，但他们创造的冷却纪录并不代表固体激光制冷可能达到的最大值。

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