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相干布居数囚禁(CPT)现象提供了一种全新的实现原子钟的方法，由于没有共振吸收的发生，CPT方法可以极大地消除一阶光频移现象，从而提高原子钟的准确度。常温气泡式被动型CPT原子钟更易于小型化，但由于受到原子谱线Doppler加宽的限制，原子光谱的线宽不够理想。与热原子相比，冷原子的速度及速度分布宽度要低几个量级，有利于原子谱线的精密测量。如能利用冷原子介质实现CPT钟，将比常温气室中CPT原子钟有更高的精确度和稳定度，但面临的主要问题是如何实现系统的小型化。因此，设计和实现适合于CPT原子钟的小型磁光阱系统，对于实现CPT冷原子钟系统是非常关键的。本学位论文以用于CPT冷原子钟的单光束磁光阱为主题，开展了相关的理论与实验研究工作，所取得的主要创新性成果有以下几个方面：
1、开展了CPT信号对原子温度依赖性的理论研究。综述了CPT原子钟的发展现状，分析了CPT原子钟存在的发展困难，针对这些困难，提出了冷原子CPT钟的方案，并对不同温度原子CPT的光谱信号进行了理论计算，结果表明冷原子的CPT信号，要优于热原子CPT信号。
2、设计了单光束磁光阱。传统原子钟，多采用充入缓冲气体的方式，容器内壁涂曾层的方法，这些方法都有不足之处，这已经成为原子钟，特别是CPT原子钟进一步小型化和提高稳定度的主要障碍。本文提出用磁光阱来制备冷原子，设计了小型化的一种单光束磁光阱系统，用漏斗型的组合反射镜来代替分立的光学元件，用一束准直的激光束照射在组合反射镜上来实现六束光对射的功能，极大地减小了磁光阱的体积。
3、实现了单光束磁光阱。完成了磁光阱系统的加工与组装，先后完成真空系统抽调、激光稳频、磁场调试、光路调试、铷原子释放剂调试等关键环节后，最终实现了单光束磁光阱中Rb原子的激光冷却与囚禁。测量了磁光阱中冷原子的数目，研究了实验参数对冷原子数目的影响，观测到了冷原子的吸收光谱信号。这些工作为将进一步实现冷原子CPT钟奠定了基础。