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玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)和光晶格结合而形成的冷原子体系与固体物理中电子在周期势的特性有很多相似之处。1998年，人们在BEC下落通过一个竖直搭建的一维光晶格的实验中发现了Bloch振荡现象；而在固体物理领域，人们于2000年也在半导体超晶格中发现了类似的现象。固体物理中人们特别感兴趣的Josephson结，已经被广泛的讨论并被认为可以做为量子信息处理过程中的qubit。同样，也能在冷原子与光晶格结合的系统中后找到相对应的Josephson效应。总之，光晶格是光学、原子物理和固体物理研究结合的一个平台。在光晶格中人们可以研究冷原子物质波的各种量子特性，如物质波的干涉，光晶格中的超流现象等。本论文工作主要是建立了一套87Rb玻色—爱因斯坦凝聚体实验装置；之后又搭建了一维光晶格系统，并研究了光晶格系统的量子相变行为。主要研究工作内容包含以下几个方面：
(1)建立了盯87Rb原子玻色一爱因斯坦凝聚体的实验装置，成功实现了铷原子的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)。其中包括双磁光阱真空系统的建立、激光器频率的锁定、系统光路的搭建、QUIC型静磁阱的设计制作、整个实验程序的时序控制等。
(2)搭建了一维光晶格系统，并利用Kapitza-Dirac散射效应实现了光晶格势阱深度的测量，为进一步的光晶格实验打下了良好的基础。
(3)实现了BEC到光晶格的绝热装载，并利用从光晶格释放出来的冷原子云的干涉图样研究了冷原子系统的相干性质。在实验上观察到随着光晶格阱深的增加，光晶格中的BEC从超流态逐步演化到原子数压缩态。还进行了光晶格中的回复实验，证明BEC到光晶格的装载过程是绝热的。
(4)实验上观察到冷原子物质波包在光晶格中扩散过程中可以发生非线性自囚禁现象。当光晶格中冷原子数目较大时，物质波包扩散到一定时间后基本停止，并形成了陡峭的边缘。这一现象演示了非线性自囚禁现象的发生。
(5)在实验上验证了光晶格中超流态出现的新判据，即在冷原子的干涉图样中呈现“峰上峰”(Peak on a peak)结构。在实验上发现，在低于光晶格中的临界温度TC时，干涉图样出现了三模结构，即在高于临界温度时所观察到的双模结构的干涉峰上又出现了一个更窄的尖峰。这一现象证实了其它小组在理论上预测的“峰上峰”(Peak on a peak)结构。