以超冷铒原子系统冷却光的基频光作为探测光，主动补偿激发铒原子赫兹线宽能级跃迁的激光在光纤传输中引入的附加相位噪声。在不影响原有被传输亚赫兹线宽激光（1299 nm）的情况下，将相近波长的宽线宽基频光（1166 nm）从光纤输出端反向注入，实施外差拍频探测并主动反馈补偿。当两个波长激光的光纤传输噪声基本一致时，可极大地抑制亚赫兹线宽激光在光纤传输中由于温度和振动等因素引起的各种相位噪声。主动补偿后传输激光的线宽从锁定前的14.6 Hz压窄到锁定后的11.6 mHz，光频传输的1000 s稳定度从1.6×10^-16提升到6.5×10^-19，满足当前最高精度和稳定度光钟的光频传输需求。所发展的光频传送方案可作为被传输激光器功率不足或空间受限时的替代方案，也可用在单点对多点近距离传输网络中简化源端发送装置。

实现了具有最轻质量碱金属⁶Li的冷原子干涉仪，并通过精确测量其反冲频率初步获得精细结构常数。为了克服⁶Li原子的总角动量为半整数所导致的对磁场敏感的困难，提出一种磁不敏感Raman跃迁，实现了垂直Raman光的共轭Ramsey Bordé型原子干涉仪，其相干时间超过2.3 ms。通过几何关系用四组干涉仪消除Raman光束之间角度带来的误差。测量得到的反冲频率ω_r为2π×73672.789（36）Hz，精细结构常数为1/137.035976（33），是迄今为止基于冷原子干涉仪对⁶Li反冲频率的最精确测量。⁶Li冷原子干涉仪的实现不仅丰富了原子干涉仪的元素，而且由于其反冲频率大的特点，在精密测量领域具有极大的潜力。

用583 nm半导体倍频激光器获得了碘分子R67（15-1）跃迁的超精细分量调制转移谱（MTS）。针对超冷铒原子实验中冷却光的频率稳定，利用Pound-Drever-Hall（PDH）稳频技术作为前级反馈将激光器稳定在法布里-珀罗腔，用碘分子MTS稳频作为后级反馈，以克服光学参考腔不可避免的长期漂移。稳频后4 h的监测结果表明，相比仅用PDH稳频的漂移量（205 kHz），双系统稳频时的最大频率起伏为±12 kHz，满足超冷铒原子实验系统长时间稳定运转的需求。本方案拓展了碘分子光谱在583 nm激光稳频的应用，也为激光冷却铕、铥等元素中冷却光的频率锁定提供了参考。

基于长工作距离的显微物镜结构设计并加工一套高分辨率显微成像系统，以应对冷原子高分辨成像的需求。仿真结果表明，所设计的高分辨率显微成像光学系统在671 nm波长附近的数值孔径为0.55、工作距离可达14 mm，并在200 μm×200 μm大小的视场范围内光学传递函数（MTF）曲线逼近理论衍射极限。实际点光源衍射实验结果表明，将直径大小为（300±50）nm的针孔作为点光源，实际测得该显微成像物镜系统的分辨率优于1 μm，可校正由厚度为3.35 mm真空视窗引入的像差，改善超冷量子气体成像系统的分辨率。通过精确控制镜筒中透镜间距，该高分辨率显微成像系统可应用于其他常用超冷原子，如Na、K和Rb等，为超冷量子气体实验提供更加直观便捷的成像探测工具。

本文解析研究了6Li超冷费米气体宽Feshbach共振散射动力学演化过程，将整个散射过程转化为一个单重态和一系列准连续态的散射共振，等效于涉及接触势的散射过程，在原子波包的持续时间内，束缚态中不断地出现原子布居，并将输入的波包非弹性散射到与之耦合的所有通道中。随着相互作用时间的增加，布居数转移幅度越来越大，连续态和束缚态之间的散射概率逐步增加，最终达到碰撞稳态。同时我们定量的计算了在原子散射过程中连续态和束缚态的动力学演化，在散射过程中连续态和束缚态的总概率守恒，连续态和束缚态之间布局数交换发生在散射共振前后的数十纳秒时间内。

我们通过精确锁定Feshbach共振线圈中的电流,获得了稳定度接近10-5的Feshbach共振磁场。利用RF射频谱和原子共振损失谱精确地测量了超冷6Li费米原子气体的窄Feshbach共振,研究了该Feshbach共振的相互作用和原子气体的能量依靠关系,测量了原子内态相互作用和密度所导致的射频跃迁的散射碰撞频移。这种能量依靠的相互作用的费米原子气体具有重要的意义,可以产生新奇的超流,用来模拟中子星物质的态方程。

采用改进的平面波展开方法计算一维和二维金属/介质结构光子晶体的光子能带，分析光子禁带特性与介质、金属层厚度的关系，并与介质/介质光子晶体进行比较。结果表明含金属的光子晶体更易出现光子带隙，可用作宽带隙材料，更易于研究光子晶体内自发辐射禁戒和光子局域等现象。计算圆柱型和圆孔型两种二维光子晶体的光子态密度，所得结果与光子能带结构相吻合。结合实际材料计算一维金属/介质光子晶体的光子能带结构与材料厚度的关系，结果表明随着介质层厚度的增加或金属层厚度的减少，透射光的波长会增加。

我们用简单的系统实现了6Li费米原子的冷却及俘获, 研究了磁光阱中冷原子的装载动力学。 由于其质量小和反冲动量大等特点, 装载、冷却及俘获过程和其他的碱金属原子具有极大的不同。我们测量了装载率、单体碰撞损失率和原子数与温度的关系。 基于气体动能和原子碰撞散射的理论计算来解释实验的测量结果。 实现的长寿命6Li冷原子对将来研究超冷费米原子的量子简并及其强相互作用具有重要的意义。

介绍了一套用于Rb原子的冷却和俘获的实验装置.采用注入锁定技术,获得了波长为780 nm (单频,频率波动<2 MHz, 频率调谐范围4.5 GHz)、输出功率为60 mW的冷却光. 通过在饱和吸收上加磁场的方法,实现了冷却光的偏频(10 MHz)负失谐锁定;采用磁光阱系统,实现了原子的冷却和俘获.

我们利用共焦F-P腔光学弱反馈技术,实现了单模GaAlAs半导体激光器线宽压窄、频率锁定及连续调谐.其线宽从自由运转时的10 MHz被压窄到45 kHz, 并可将频率锁定于共焦F-P腔.实验证明,在弱反馈情况下,激光器的频率连续调谐范围与共焦F-P腔的光强反馈量近似成正比,实现了在铷原子D2线附近1.2 GHz的频率连续调谐.