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原子钟作为导航系统的星上时间基准，是卫星导航系统有效载荷的核心部件，其性能决定着卫星导航定位系统的定位精度和寿命。我国正在建设的北斗卫星导航定位系统（Compass）将主要应用国产星载铷原子钟，为了保证卫星导航定位系统的可靠自主运行，从技术多样化角度出发，开展新型高精度星载原子钟研究具有重要意义。基于传统铷原子钟体积小、重量轻、结构简单等优点，本文对新型高精度原子钟——脉冲激光抽运铷原子钟进行了深入的理论和实验研究。采用在时间上分离的脉冲激光抽运、Ramsey微波脉冲与原子相互作用方式，原子为二能级系统，消除了光场与微波场的耦合，从而可以获得更好的中长期稳定度。获得的微波和光学Ramsey信号，采用微波探测方式，实现了原子钟的闭环锁定，短期稳定度达国际先进水平。同时开展了微波场引起EIT信号Autler-Townes分裂的实验研究，推进了POP铷原子钟的研究。主要研究内容如下：1、采用密度矩阵方法，对POP铷原子钟的特性进行了理论研究。研究表明：1)微波脉冲面积为π/2时， POP Maser铷原子钟的中心Ramsey条纹线宽为1/4T，是传统Ramsey方式的1/2，提高了原子谱线的品质因子；2)剩余光频移和腔牵引频移大大减小，比传统铷原子钟小三个量级，可以获得更好的中长期稳定度。2、从原子钟稳定度的需求出发，对光学和物理部分的实验器件进行了理论和实验研究，完成了激光系统、微波腔、铷泡、C场和时序的研制。对POP铷原子钟的关键器件铷泡和微波腔进行了重点研究：理论研究Ar和N2两种缓冲气体比例对温度系数和原子钟信噪比的影响，获得了合适的缓冲气体比例；对微波腔的模式、Q值、温度特性、填充因子以及耦合因子等进行了理论和实验研究。3、搭建了POP Maser铷原子钟实验装置，实现了闭环锁定，获得了较好的短期稳定度，并对其特性进行了实验研究。为了消除光频移和腔牵引频移，需要寻找合适的微波脉冲面积。为此测量了POP Maser铷原子钟的中心频率、以及第一个和第二个微波脉冲后原子自感应微波辐射信号强度与微波脉冲Rabi频率的关系，结果表明满足要求的合适微波脉冲面积大于π/2；获得了POP铷原子钟的微波Ramsey条纹和光学Ramsey条纹，线宽分别为65Hz和150Hz；实现了POP Maser铷原子钟桌面系统的闭环锁定，短期稳定度为4.5×10-13τ-1/2（1100s），短期稳定度与国际水平相当。4、在POP铷原子钟实验装置上，对87Rb热原子汽室中微波场扰动EIT三能级耦合跃迁和探测跃迁两种情况进行理论和实验研究。研究表明EIT信号的Autler-Townes分裂频率与微波Rabi频率和失谐相关。对POP原子钟的非0-0跃迁频率以及微波腔内原子感应有效微波场强度，进行了实验验证，推进了POP Maser铷原子钟的研究。此外通过微波场操纵两个EIT峰的频移、线性以及深度，可用于量子存储，在量子计算方面有着潜在应用前景。