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相干布居数囚禁现象提供了一种全新的实现原子钟的方法。与热原子相比，冷原子的速度低、相干时间长，因此相干布居数囚禁冷原子钟具有比相干布居数囚禁气泡型原子钟更高准确度和稳定度的潜力。本学位论文以相干布居数囚禁冷原子频标的原理性研究为目标，开展了相关的理论与实验工作，主要包括以下几个方面：
1．理论研究了不同构型的相干布居数囚禁的模型；提出了在冷原子中实现相干布居数囚禁的方案；提出利用相干泵浦过程产生的荧光来精确测量原子数目的新方法。
2．对垂直腔表面发射激光器(VCSEL)进行了微波调制，并且利用VCSEL激光器进行了热原子相干布居数囚禁的原理性研究。
3．设计并实现了一种单光束小型化磁光阱，成功地囚禁了107个87Rb原子，测量了冷原子的参数，观测到了冷原子的吸收光谱；并实现了垂直线偏振相干光系统、控制采集系统、荧光探测系统。
4．实现了冷87Rb原子时域分离振荡相干布居数囚禁信号，并测量了87Rb原子的基态0-0超精细跃迁的频率，进行了钟跃迁的闭环锁定并测量了初步的指标。