ラマン冷却
この冷却方式では磁気光学トラップ(英語版)に閉じ込められた原子から始める。そこで、原子群の重要な部分がトラップされるように光格子を傾斜させる。光格子を形成するレーザーが十分に強力なら、各サイトは調和トラップと見做すことができる。原子群は基底状態にはないため、調和振動子の励起準位にトラップされている。ラマンサイドバンド冷却の目的は、原子に格子サイト内の調和ポテンシャルの基底状態をとらせることである。
量子数 F=1 の基底状態が3重縮退 m=-1, 0, 1 しているような2準位原子を考える。磁場を印加すると、ゼーマン効果により m の縮退が解ける。その値を、 m=-1 と m=0 との間および m=0 と m=1 とのゼーマン分裂が格子により形成された調和ポテンシャルの準位間の間隔に厳密に一致するよう調整する。
ラマン過程を用いることにより、原子を磁気モーメントが1つ小さく、振動準位も1つ下の状態に移すことができる(図中赤矢印)。その後、格子ポテンシャルの最低振動状態の原子(ただし m ≠ 1 {\displaystyle m\neq 1} )を m=1 状態に光ポンピングする( σ + {\displaystyle \sigma _{+}} ビームと π {\displaystyle \pi } ビームの役割)。