Το λέιζερ έχει τα χαρακτηριστικά της καλής κατευθυντικότητας και της υψηλής φωτεινότητας. Η ακτίνα της συγκεντρώνεται σε μια πολύ μικρή γωνία εκπομπής (μόνο περίπου 0,1 βαθμοί) κατά μήκος του άξονα. Με την q-μετατροπή λέιζερ και άλλες τεχνολογίες, η ενέργεια λέιζερ μπορεί να συμπιεστεί σε έναν πολύ στενό σφυγμό. (Όπως ένας τρισεκατομμυριοστός ενός δευτερολέπτου), έτσι μπορεί να ακτινοβολήσει την τεράστια ενέργεια. Στην πραγματικότητα, τα λέιζερ με τη υψηλή ενέργεια μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στην ψύξη.
Από το 1985, αμερικανικά του Steven Chu φυσικών παγωμένου επιτυχώς άτομα με ένα λέιζερ και κερδισμένη το βραβείο Νόμπελ στη φυσική το 1997. Η αρχή της ψύξης λέιζερ είναι να μειωθεί η θερμική κίνηση των μορίων στο αντικείμενο. Η θερμοκρασία ενός αντικειμένου συσχετίζεται με τη θερμική κίνηση των μορίων. Εντονότερη η μοριακή κίνηση, όσο υψηλότερη η θερμοκρασία του αντικειμένου. Η ψύξη λέιζερ απαιτεί τον ακριβή συντονισμό του λέιζερ. Οι δύο ακτίνες του φωτός στις αντίθετες κατευθύνσεις μετά από να συντονίσουν χρησιμοποιούνται. Όταν ένας μεγάλος αριθμός φωτονίων εισάγει το εσωτερικό του αντικειμένου, ο αριθμός μορίων λέιζερ είναι αρκετά μεγάλος, κάνοντας τα μόρια στο αντικείμενο που συσσωρεύεται. Μετά από να συγκρουστεί με ένα άτομο, η βόμβα θα πάρει μαζί ένα μέρος της ενέργειας και θα ακυρώσει την κινητική ενέργεια το ίδιο του ατόμου, με αυτόν τον τρόπο μειώνοντας τη θερμική κίνηση του μορίου, με αυτόν τον τρόπο μειώνοντας τη θερμοκρασία του αντικειμένου.
Η κινούμενη ταχύτητα των ατόμων ενός αντικειμένου είναι συνήθως περίπου 500 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Για πολύ καιρό, οι επιστήμονες έχουν ψάξει τους τρόπους να καταστήσουν τα άτομα σχετικά στάσιμα. Το Zhu Diwen χρησιμοποιεί τρία αμοιβαία κάθετα λέιζερ για να ακτινοβολήσει τα άτομα απ' όλες τις απόψεις, έτσι ώστε τα άτομα είναι παγιδευμένα στον ωκεανό των φωτονίων, και η μετακίνησή τους εμποδίζεται συνεχώς και επιβραδύνεται. Αυτή η επίδραση του λέιζερ καλείται ζωντανά «οπτική κόλλα». Στο πείραμα, τα «κολλώδη» άτομα μπορούν να μειωθούν σε μια χαμηλή θερμοκρασία σχεδόν κοντά σε απόλυτο μηδέν (- 273.15°C).
Η ψύξη λέιζερ μπορεί να αποβάλει τις πρώτες και δεύτερες μετατοπίσεις συχνότητας Doppler προκειμένου να καθιερωθεί μια καλύτερη αναφορά συχνότητας. Αυτό είναι μεγάλης σημασίας για το συγχρονισμό, τη μέτρηση ακρίβειας και τη ναυσιπλοΐα. Αυτή τη στιγμή, η τεχνολογία ψύξης λέιζερ έχει τις σημαντικές εφαρμογές κυρίως στα τρία επίπεδα βιολογικών κυττάρων, μιτοχονδρίων, και χρωμοσωμάτων. Χρησιμοποιείται επίσης στη συμπυκνωμένη φυσική θέματος, τις ατομικές πηγές, τα ατομικά ρολόγια, τα ατομικά παρεμβαλλόμετρα, και την ατομική λιθογραφία.