Ласер од кварцног стакла се хлади за снимање величине

Тим истраживача са Фраунхофер института за примењену оптику и прецизно инжењерство у Немачкој и Универзитета у Новом Мексику у САД успео је да хлади кварцно стакло за 67 келвина од собне температуре по први пут ласерским хлађењем. Резултати истраживања објављени су у најновијем броју часописа Оптицс Екпресс.
Људи обично повезују ласере са загревањем материјала, као што су сечење, бушење, заваривање и извођење прецизних радова на металним или каменим предметима. Али у одређеним случајевима, материјали се такође могу хладити ласерским зрачењем, као што је доплер хлађење гасова. Међутим, ласерско зрачење такође може да хлади чврсте материје.
Помоћу такозваног анти-Стокес флуоресцентног хлађења, овај ефекат супротан хладноћи и топлоти постаје могућ. У овом процесу, посебан материјал високе чистоће се побуђује ласерским зрачењем. Због разлике у енергији између ласерске светлости и зрачења које емитује материјал (тј. флуоресценције), ласер црпи енергију из материјала у облику топлоте и материјал се хлади.
Годинама се ласерско хлађење кварцног стакла сматрало немогућим. Али у 2019, тим је по први пут показао да се кварцно стакло допирано итербијумом (Иб) може хладити ласером. У то време, могао је да се охлади само за 0,7 Келвина од собне температуре. Да би прешли претходну границу хлађења, оптимизовали су процес припреме допираног материјала.
Као резултат тога, тим је постигао ново рекордно хлађење: зрачењем кварцних штапова допираних итербијумом кроз ласер снаге 97 вати и таласне дужине од 1.032 нанометра, температура је смањена за 67 Келвина у односу на собну температуру.
Овај нови напредак могао би допринети будућем развоју изузетно стабилних ласера ​​и нискошумних појачала за прецизна мерења или квантне експерименте. Поред тога, оптимизовани процес би могао унапредити хлађење без вибрација, што би могло бити корисно у анализи материјала и медицинској дијагностици уз помоћ криогене микроскопије и спектроскопије гама енергије.
Материјал такође има потенцијалну употребу у влакнима. У будућности, нови процес би се могао користити за развој ласера ​​са влакнима високих перформанси који превазилазе недостатак термичке нестабилности.