Doppler-jäähdytys on laserjäähdytysmenetelmä , joka perustuu Doppler-ilmiöön ja spontaaniin Raman-sirontaan. Valitaan kaksi energiatasoa, maadoitettu ja viritetty, joiden välillä sallitaan dipolisähköinen siirtymä. Molekyylien törmäysten todennäköisyys aikayksikköä kohti kaasussa on paljon pienempi kuin siirtymän spektriviivan säteilyleveys , ja se on yhtä suuri kuin optisen fotonin absorption todennäköisyys aikayksikköä kohti. Lasertaajuus valitaan hieman pienemmäksi kuin siirtymätaajuus. Doppler-ilmiöstä johtuen fotonia kohti liikkuvat atomit "näkevät" fotonin korkeamman taajuuden ja joutuvat voimakkaan resonanssisironnan olosuhteisiin, toisin kuin päinvastaisessa tapauksessa, kun resonanssiehto ei täyty. Seurauksena on, että fotonien absorptioprosessi hallitsee niiden spontaaniin uudelleenemissioon mielivaltaiseen suuntaan avaruudessa, johon liittyy liikkuvien atomien hidastuminen. Spontaanissa Raman-sironnassa fotoni emittoituu keskimäärin suuremmalla taajuudella kuin absorboituneen fotonin taajuus . Siten emittoidulla fotonilla on enemmän energiaa kuin absorboidulla. Näiden fotonien energioiden välinen ero on "lainattu" atomin lämpöliikkeen energiasta. Jos laserin aallonpituus on esimerkiksi 600 nm, niin jokaisessa sirontatapahtumassa atomi jäähtyy useilla millikelvineillä. Tämän seurauksena noin 100 000 sirontatapahtumaa tarvitaan atomin merkittävään jäähtymiseen. Tällä menetelmällä atomi voidaan jäähdyttää ~500 μK:n lämpötilaan. Jos atomit on jäähdytettävä vielä alhaisempiin lämpötiloihin, esimerkiksi kymmeniin mikrokelvineihin, käytetään sivukaistajäähdytystä ja Sisypho- jäähdytystä ja jos vaaditaan usean nanokelvinin lämpötila, käytetään nopeusselektiivistä koherenttia populaatioloukkua . [1] .
Menetelmää ehdotti vuonna 1975 kaksi ryhmää: D. Wineland H. G. Demeltin kanssa ja T. Hensch A. Shavlovin kanssa .