目前各类新型原子钟在快速发展,尤其是可微型化的被动型相干布居囚禁(CPT)原子钟的发展越来越受人们关注。各种CPT原子钟方案不断被提出并获得研究,美国已经推出小型和微型的CPT原子钟产品。本论文工作主要包括在实施CPT原子钟工程转换工作以及为提高CPT原子钟性能上开展的理论和实验研究工作所取得的研究成果。本文的主要工作如下：完成CPT原子钟的物理系统实现工程化转换的部分工作。所开展的工作包括对关键器件纵腔面发射激光器(VCSEL)的偏振模式、发光特性的研究及器件筛选,对原子泡充Rb量进行测试和筛选,根据物理系统产品的设计方案,设计并定型了采用亥姆霍兹线圈的特殊磁场线圈制造方案,工作还包括为开展生产对所涉及器件编制了相关工艺文件。所实施工程化转换的CPT原子钟已实现了小批量生产。理论研究了各个构型的CPT共振。所研究的对象包括左右旋(σ+-σ-)圆偏光同向抽运的双人构型、正交线偏光(lin⊥lin)的双人构型、平行线偏光(lin//lin)的双人构型和四波混频(FWM)构型等。比较各种构型在消除极化暗态,改善CPT共振信号的线宽、振幅等方面的不同效果和各方案的特点和优势。采用85Rb与缓冲气体N2的原子蒸汽泡,针对缓冲气体特性对CPT共振信号影响开展了实验研究。实验对采用N2作为缓冲气体,对所实现的CPT共振信号的频移、线宽、对比度、鉴频斜率等与缓冲气体压强关系开展了细致研究,证明对于采用85Rb作为工作原子的CPT原子钟,采用N2作为缓冲气体具有一定优势。提出并实验研究了σ+-σ-圆偏光同时抽运87Rb原子的方案。该方案通过偏振反射、光程延迟位相,实现矿、,圆偏振光同时与原子作用,共振增强地制备CPT态。因为σ+-σ-圆偏振光同时与原子作用消除极化暗态,在其他实验条件相同的条件下,采用该方案实验获得的CPT对比度是传统圆偏振CPT方案3倍。用外腔式激光器ECDL作为主激光器,受到微波调制的VCSEL作为从激光器,开展了主从锁频实现lin⊥lin准双色激光系统方案研究。我们采用Doppler-free谱线实施对ECDL稳频,用ECDL输出的窄线宽稳频激光对VCSEL注入,与VCSEL输出光的+1级边带实现锁频,与原来采用两个VCSEL实现的主从锁频lin⊥lin准双色激光系统方案开展对比实验研究,通过研究掌握了两方案各自的优缺点,研究结果对于根据具体应用需要实施lin⊥lin准双色激光系统有重要参考价值。