超冷原子气体具有重要研究意义和广泛应用。我们新搭建了一套超冷原子系统,现已实现⁸⁷Rb玻色-爱因斯坦凝聚体的快速制备,并开展了一维超辐射光晶格的研究。本文首先介绍实验系统的搭建工作。超高真空度的真空系统是超冷原子实验的基础,第三章介绍了真空系统的结构和抽真空过程。原子气体的冷却捕获需要结合应用各种结构的光场与磁场,第三章也介绍了激光器的饱和吸收稳频,光束的快速开关或移频,光强的调节与反馈控制等内容。实验过程中需要依照设定时序,控制光场与磁场的开关和强度,射频信号微波信号的加载等。这是通过主计算机控制电路部分实现的,第三章对此做了说明。制备BEC的基本过程是:2D MOT捕获原子气体形成原子束,将原子传输到3D MOT区域;3D MOT冷却捕获原子气体后将其绝热装载到磁阱中;磁阱中进行射频蒸发冷却,进一步降低原子温度;磁阱中原子气体转移到光阱中,经蒸发冷却最终产生BEC。第三章对各个步骤做了详细说明。第四、五章介绍一维超辐射光晶格的研究工作。超辐射是偶极子的集体辐射行为,处在超辐射态的原子团自发辐射速率大于单原子自发辐射速率。超辐射还具有定向辐射的特征。对超辐射的研究有重要意义,共振光激发的超辐射态有望观察到集体Lamb频移。实验室的研究工作重点是,通过两束相干耦合光实现超辐射态的转移,改变定向辐射的方向。耦合光缀饰的超辐射态形成动量空间的紧束缚晶格,即超辐射光晶格。运用光学相位锁定环路可锁定探测光激光器与耦合光激光器的频率差,调节相位锁定环路参数,可在锁定耦合光的同时,改变探测光频率,从而实现对超辐射光晶格的探测。第五章介绍了相关理论背景和实验观察到的一维超辐射光晶格的定向散射。