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光晶格中的玻色-爱因斯坦凝聚(Bose Einstein Condensation简称BEC)是量子操控、量子模拟和量子精密测量的主要载体，它也是国际前沿研究的热点之一。但是对光晶格中的BEC进行物质波放大，涉及不同的物质波光栅之间光的散射以及模式竞争的问题。人们对它的物理机制还不十分清楚。
本文主要研究了光晶格中BEC的超辐射散射。首先研究了泵浦激光脉冲沿不同角度入射到BEC产生非对称超辐射的物理机制，获得了BEC超辐射的角分辨率谱。其次通过激光泵浦光晶格中的BEC，研究了瑞利超辐射散射、Bragg物质波散射、光晶格这三种不同模式之间的竞争关系。最后通过新的Bragg物质波散射方法对光晶格中原子的关联长度进行了测量。主要取得的创新性成果如下：
通过泵浦激光沿不同角度入射到BEC上获得了BEC超辐射的角分辨率谱。本文给出了BEC超辐射在短脉冲和长脉冲区域随泵浦激光角度变化的非对称的原子布居，揭示了泵浦激光的入射方向在超辐射的形成过程中起的重要作用。并采用半经典的Maxwell-Schrodinger方程引入角度效应后对激光场和BEC相互作用的动力学过程进行计算，获得的理论模拟和实验结果基本一致。这项工作弥补了在以前的BEC超辐射研究中，泵浦激光脉冲只沿BEC的短轴或者长轴激发超辐射。
揭示了光晶格中的BEC超辐射过程中，瑞利超辐射模式和Bragg模式之间的竞争机制。通过泵浦激光沿Bragg角入射到光晶格中的BEC，观测到了Bragg物质波放大。当光晶格势阱较浅时，可以同时看到瑞利超辐射模式和Bragg模式的存在。加深光晶格的势阱时，Bragg模式就开始占据主导地位，瑞利超辐射的模式被抑制。本文采用一个全量子光和物质相互作用模型对这一现象的物理机制进行了解释。
利用新的Bragg物质波散射的方法对光晶格中原子之间的关联长度进行了测量。采用泵浦激光沿Bragg角入射到光晶格中的BEC，改变泵浦激光脉冲相对于撤去光晶格的延迟时间，可以观测到Bragg散射模式的增益随着延迟时间的不同进行周期性的衰减振荡。振荡周期等于原子运动一个光格子长度所用的时间。本文从理论上证明了衰减时间常数反映了光晶格中原子之间的相干性。通过这种新的方法可以精确测量光晶格中的原子的一阶关联长度。