要实现微型光学原子磁强计需要精确测定气室温度和实现高精度气室温控。提出了一种无温度传感器的气室温控方案。该方案首先探测激光输出功率，采用激光功率伺服控制激光器的注入电流以锁定光功率；然后探测原子吸收光谱，利用同步调制解调技术将其转变成激光频率鉴频信号，采用激光频率伺服控制激光器温度，将激光频率锁定在吸收谱线中心；最后利用原子吸收光谱中心信号幅度来测量气室温度，从而实现气室温控。采用本方案实现了气室温控，温控效果与采用热敏电阻测温所实现的气室温控效果相当，为实现微型光学原子磁强计气室温控提供了一种备选方案。

正交线偏振(lin⊥lin)相干双色光作为光源可以用于实现性能较好的相干布居囚禁(CPT)原子钟。研究了用外腔式激光器(ECDL)出射光对受到微波调制的纵腔面发射激光器(VCSEL)产生的多色激光+1 级边带注入锁频，用主从锁频激光系统实现lin⊥lin 准双色光束方案，进而研究了所获光束的特性以及与原子作用实现CPT 共振的效果，获得一些有意义的结果。研究结果对于CPT原子钟研究有参考价值。

光频移是影响相干布居囚禁（CPT）原子钟输出频率质量的重要因素之一，优化CPT原子钟光频移特性往往需要很长的调试时间。采用现场可编程门阵列，实现了一种数字正交解调方法，能够方便地优化原子钟与光频移相关工作参数，大大缩短了优化原子钟光频移特性所需时间，减少了调试工作量。该方法应用于原子钟生产可节省产品出厂调试周期和工作量。

设计并实现了一种通过原子对激光的吸收光谱研究被动型相干布居囚禁(CPT)原子钟所使用的垂直腔面发射激光器(VCSEL)特性的实验方法。通过切换输入VCSEL的微波功率，实验记录原子对单色和调频多色激光的吸收谱，借助光谱分析研究了VCSEL激光管自身温度变化速度、微波功率变化造成VCSEL的温度变化及VCSEL输出波长随温度的变化等特性，以及通过所实现的光谱直接测量所用VCSEL制备CPT态的效率。该方法为CPT原子钟所用的VCSEL提供了一个有用的测试、研究平台，对于原子钟的研制和VCSEL研究具有实际价值。

介绍了为实现小型化相干布居囚禁(CPT)原子频标的激光频率锁定, 用以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的数字控制电路将激光频率锁定在多普勒吸收峰的工作。以同样的控制方法将微波频率锁定在电磁感应透明(EIT)峰上之后, 实现了CPT原子频标样机整机锁定。基于FPGA用Verilog语言实现的CPT原子频标数字伺服系统具有电路结构清晰紧凑、参数设置更改方便、程序查错容易、功耗低、温度系数小等优点。受益于语言编写及数字电路的特点, 系统具有移植性和一致性好的优点。所研制出的CPT频标样机功耗4 W, 稳定度达到6×10－11τ－1/2, 表明该数字伺服电路方案是可行的。

为了了解双色激光对相干布居囚禁(CPT)原子频标和CPT磁场计等设备制备CPT态的特性，开展了用双色相干光对充有缓冲气体的样品泡中热运动87Rb原子制备CPT态的研究。将所有与激光无直接作用的态归结为一个“leaky trap”能态，用一个简化的四能级系统数学模型通过求解光学布洛赫(Bloch)方程对制备CPT态的特性开展了理论研究，重点讨论了热碰撞对于制备CPT态的原子能态的Λ构型中两基态的消相干效应。研究结果表明，热碰撞程度决定系综制备出CPT态的比例，这一消相干机制还造成系综的最大相干度偏离双色光两光强相等处。给出一个简化表达式，用来粗略估计CPT频标和CPT磁场计中消相干碰撞以及激光光强对相干程度的影响。

利用热离子二极管加光电离技术, 对Cs原子62S1/2→52D5/2电四极跃迁的超精细塞曼(Zeeman)光谱进行了实验研究, 并进行了相应的能级结构及跃迁相对强度的理论计算。对理论、实验结果进行了比较和讨论。本研究对一种新的高分辨外场光谱方法的有效运用有指导意义。

介绍一种用于里德堡原子外场效应研究的实验方法。用该方法获得了铯原子里德堡态各种外场效应研究的初步结果,显示了此方法用于外场效应研究的有效性。

报道了对铯原子在双光子激发条件下的强电场光电离光谱进行实验研究的结果。发现铯原子较大量子亏损导致的核心(core)效应可影响到场电离阈值以上的光谱特性，但对零场阈值附近强场共振特性的影响可以忽略。指出强场共振的发生与双光子激发光偏振特性的关系与预期不尽符合。

提出一种用Ar+激光光解Cs2分子，从而得到Cs原子52D，62P态集居的光谱实验方法，并讨论了各种实验参数对原子集居数的影响。