來自德國弗勞恩霍夫應用光學與(yu) 精密工程研究所和美國新墨西哥大學的一個(ge) 研究團隊首次通過激光製冷方式,成功地將石英玻璃從(cong) 室溫冷卻了67開爾文。最新一期《光學快報》雜誌上報道了這項研究成果。
人們(men) 通常將激光與(yu) 材料加熱聯係在一起,如切割、鑽孔、焊接,在金屬或石製物體(ti) 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(ti) 的多普勒冷卻。然而,激光輻射也能使固體(ti) 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(wei) 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,由於(yu) 激光和材料發出的輻射(即熒光)之間存在能量差異,激光會(hui) 以熱的形式從(cong) 材料中吸取能量,於(yu) 是材料被冷卻。
多年來,激光冷卻石英玻璃被認為(wei) 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,隻能從(cong) 室溫冷卻0.7開爾文。為(wei) 了超越先前的冷卻限值,他們(men) 優(you) 化了摻雜材料的製備工藝。
結果,研究團隊實現了一種新的破紀錄的冷卻:通過功率為(wei) 97瓦、波長為(wei) 1032納米的激光輻射摻鐿石英棒,使溫度從(cong) 室溫降低了67開爾文。
這一新進展有助於(yu) 未來開發出極穩定的激光器和低噪聲放大器,用於(yu) 精密測量或量子實驗。此外,優(you) 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,新工藝可用於(yu) 開發高性能光纖激光器,克服熱不穩定性的缺點。
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