雷射冷卻技術及其在科學技術中的應用是近二十年來發展十分迅速的研究領域，它是利用雷射和原子的相互作用減速原子運動以獲得超低溫原子的高新技術。這一技術早期的主要目的是為了精確測量各種原子參數，用於高解析度雷射光譜和超高精度的量子頻標(原子鐘)，後來成為實現原子玻色-愛因斯坦凝聚的關鍵實驗方法。雖然早在20世紀初人們就注意到光對原子有輻射壓力作用，只是在雷射器發明之後，才發展了利用光壓改變原子速度的技術。雷射冷卻有許多應用，如：原子光學、原子刻蝕、原子鐘、光學晶格、光鑷子、玻色-愛因斯坦凝聚、原子雷射、高解析度光譜以及光和物質的相互作用的基礎研究等等。
一．雷射冷卻技術在半導體材料上的應用研究：
雷射冷卻固體也被稱之為光學冰箱，其概念早在1929年就由德國物理學家彼得·普林斯海姆提出。20年後，法國物理學家卡斯特勒（Kastler）等人就提出稀土摻雜的固體材料可能具有雷射製冷的潛力。後來科學家有諸多失敗的嘗試，固體材料的雷射製冷直到1995年才第一次被美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室觀察到。他們用波長為1010納米的雷射照射稀土釔摻雜的玻璃，使得物體的溫度降低了0.3攝氏度。經過多年的努力，他們在2011年用波長為1020納米的雷射成功的將摻鐿氟化釔鋰晶體的溫度從室溫降到零下160攝氏度。這一製冷紀錄已經超越基於半導體溫差電效應的製冷器件，但是也達到了稀土摻雜材料的最低冷卻極限。
1.雷射冷卻技術控制原子漂浮在我們的視線內
1975年，德國物理學家漢斯提出了一個設想，可以用雷射降低原子的動能，從而給原子製冷，這就像以噴水的方式來使一個行進中的小球靜止下來，讓它懸浮在空中，任由人們看個明白。1987年朱棣文團隊實現了利用雷射和磁場將製冷的原子束縛在一個狹小的範圍內。冷原子技術應用越來越廣泛，中國研製的北鬥導航定位系統，其中涉及時間等精確測量都要自己的智慧財產權。國際上利用冷原子技術製造的最精確的原子鐘，其精度已經達到數150億年才誤差1秒。