67开尔文：激光冷却玻璃取得重大突破

多年来，用激光冷却二氧化硅玻璃被认为是不可能的。然而在2019年，研究人员首次证明了掺镱二氧化硅玻璃的激光冷却。但当时，冷却效率非常低，玻璃只比室温降低了0.7开尔文。最近发表在《Optica》上的一项研究，展示了通过激光诱导的反斯托克斯荧光技术，在掺杂镱的二氧化硅中实现了67开尔文的显著温度降低。

传统的光吸收过程涉及电子吸收能量跃迁至更高的能态，随后通过发射低能量（长波长）的光子而弛豫。而反斯托克斯荧光颠覆了这一过程：特定波长的激光精确激发原子，使其在弛豫时释放出更高能量（短波长）的光子。这一过程有效地从材料中抽走热量，实现了材料的净冷却。这种现象不仅展示了光与物质相互作用的独特性，也为材料科学和光学冷却技术带来了新的理解和应用前景。

这项实验的成功归功于对材料的精心选择和激光参数的优化。掺镱二氧化硅，通过在玻璃中掺入镱离子，研究人员可以增强其与特定波长激光光的相互作用，这对冷却过程至关重要，为利用反斯托克斯荧光提供了理想的平台。当这些镱离子被大约1032纳米波长的激光照射时，它们会经历必要的能级跃迁，从而促进了冷却过程。

实验团队不仅精确控制了激光的功率（大约100瓦）以精确泵浦镱离子，还采用了先进的温度测量技术来监控冷却效果。这些集中的努力导致了一个显著的成果：激光成功地将掺镱二氧化硅棒的温度从室温（约300K）下降了67开尔文，达到了约229 K的最终温度。这一成就不仅超越了以往对类似材料进行激光冷却的记录，也为未来的研究和应用奠定了坚实的基础。