高精度加速度计是惯性导航的核心传感器件,在基础理论研究、国家重大工程和国防基础设施建设中发挥重要的作用,基于冷原子干涉的高精度加速度测量技术发展迅速,展现出了广阔的应用前景。本文以冷原子干涉技术在惯性测量中的应用为目标,将玻色-爱因斯坦凝聚态的快速制备与原子干涉相结合,研制了一套基于光学波导的冷原子干涉加速度测量系统,并对系统进行了较为详尽的理论分析和实验研究。论文主要创新性工作总结如下:1.提出了一种基于光学波导的加速度测量方法。基于布拉格衍射型Mach-Zehnder冷原子干涉仪的惯性测量原理,优化设计了加速度测量系统的真空、电子学、光学等模块。自主研制了外腔半导体激光器,激光器线宽优于100kHz,输出功率约70mW,连续不跳模范围大于20GHz。经过磁光阱、偏振梯度冷却和蒸发冷却等过程后,制备出10⁶个温度为50nK的纯玻色-爱因斯坦凝聚态原子团,随后将超冷原子团绝热的装载进入线性光学波导,通过施加波导轴向的三束π2-π-π2脉冲,实现干涉加速度测量。在T（28）1ms的情况下,系统获得的最高加速度灵敏度约为10^-3m/s²。2.提出了一种基于二维光学晶格的⁸⁷Rb原子拉曼边带冷却方法。研究了拉曼边带冷却的工作原理,设计了基于⁸⁷Rb原子拉曼边带冷却的详细实验方案,通过二维光学晶格中的拉曼边带冷却,最终获得的原子团温度约为1.5μK,与偏振梯度冷却后的温度相比降低了一个数量级。该冷却方式降低温度的同时不改变原子团的空间密度,能够大幅提高相空间密度,可以用于实现全光BEC的制备,或者作为蒸发冷却的前级冷却方案,提高冷却效率。3.提出了一种基于数字鉴频鉴相器的激光锁相方案。设计了一块紧凑型、低噪声的数字光学锁相环板卡,适用于两台外腔半导体激光器之间的相位锁定。与传统光锁相环通过微波拍频降频的方式不同,本方案通过一个分频器对拍频信号进行下变频,并设计出超低相位噪声的射频发生器作为参考信号,避免了使用额外的商业微波和射频发生器。实验过程中,从激光器稳定的锁定在主激光器上,频率差在1GHz¹2GHz范围内可调,两台之间的拍频线宽优于1Hz,激光器频率跳变1GHz的转换时间约为10ms。4.提出了一种基于外腔半导体激光器的大失谐光晶格实验方案。详细的研究了光晶格光束的校准、频率失谐的调整以及光强输出的控制方式。在磁光阱和偏振梯度冷却的基础上,研究了光学晶格的总光强和频率失谐等参数对原子装载的影响,实现了光晶格中冷原子的绝热装载与卸载。通过光强调制的方法,测量了光晶格的振动频率。光晶格的引入,使得原子团在保持原有空间密度的同时,温度降低为原有的1/3。实验系统结构简单,仅仅通过一台普通的外腔半导体激光器和一个锥形放大器,能够实现对光晶格各项指标的灵活控制,对光晶格系统的设计具有很大的指导意义和参考价值。5.提出了一种基于全光学方式的玻色-爱因斯坦凝聚态制备方法。由于量子数F和m_F与偶极势之间相互独立,光阱能够将原子限制在任何超精细能级和塞曼子能级,全光BEC能够进行更为丰富的实验研究。与此同时,全光BEC能够减少蒸发冷却过程时间,缩短BEC的制备周期,满足精密测量领域对测量频率的需求。实验过程中,省略了四极磁阱压缩和射频蒸发冷却的过程,将前级冷却后的原子团直接装载进入光偶极阱进行逃逸蒸发冷却,在3s内制备出了一团温度约为50nK、原子数目约为1?10⁵的纯BEC。