超冷里德堡原子由于其独特的物理性质被应用于越来越多的物理实验研究中。经过30多年的发展,冷原子为许多基础理论的研究提供了理想的实验平台,如玻色爱因斯坦凝聚的基本性质,相变理论等领域。在应用方面冷原子在诸如制备高精度的原子钟进行时间的测量等方面也有着重要的意义。具有许多奇特物理性质的里德堡原子也得到了人们广泛而深入的研究,如里德堡原子对最外层的电子束缚比较弱容易被电离,从而可以用来研究等离子体的演化问题;又由于其容易被外场操控可以应用于微波上的精密测量;里德堡原子寿命比较长,且具有长程强相互作用的特点,使其在量子信息以及量子存储方面也有着重要的研究意义。将冷原子与里德堡原子相结合的超冷里德堡原子在这一研究过程中发挥着基础性的作用。本文主要介绍基于冷原子系统的超冷里德堡原子所进行的相关实验,利用荧光损耗光谱进行探测以及对测量过程中各种实验条件的逐个优化,利用锁相放大器对频率调制的荧光损耗光谱进行调制解调,实现了探测谱线信噪比的提高,最后从理论上对结果进行了模拟,与实验结果一致。本文主要分为四个部分,具体介绍如下:第一章引言部分主要介绍了冷原子及里德堡原子的主要性质和发展应用、本文的主要研究工作背景。简要叙述了冷原子和里德堡原子的历史发展以及其相关特性,介绍里德堡原子的主要探测技术手段以及其探测技术的相关应用。第二章主要介绍了冷原子实验系统中所涉及到的主要实验原理。实验中的主要原理是光与原子的相互作用,通过激光作用实现原子囚禁与俘获;介绍了以三能级体系为基础,原子从基态激发到里德堡态的主要原理;以及原子俘获中磁光阱的机制。第三章介绍了主要的实验装置,俘获原子所需要的磁光阱装置和超冷里德堡原子的荧光损耗光谱探测装置。俘获冷原子团实验所用到的主要真空系统装置,磁光阱中的梯度磁场以及补偿磁场,在激光场中涉及到的主要锁频技术如饱和吸收光谱锁频技术和偏振光谱锁频技术,在光路中改变激光频率所用到的声光调制器双通装置,以及实验中对激光频率的失谐改变、通断和运行时间所需的时序控制;超冷里德堡原子荧光损耗光谱所用到的实验装置。第四章主要介绍了主要的实验过程、实验结果,并对实验结果进行了理论的分析模拟。对俘获到的冷原子团的初始状态进行测量;在冷原子的基础上引入耦合光,将原子激发至里德堡态,并对耦合光进行扫描速度和光功率的优化;对俘获原子所用到的冷却光进行频率调制,测量了不同调制幅度和调制频率对荧光损耗光谱的影响;对荧光损耗光谱调制优化结果进行理论分析。另外,基于该实验探测装置,将调制加在激光器的电流上,利用锁相放大器对调制频率进行改变,测量调制后的结果并做简要分析。本文的创新之处:通过对原子俘获所使用的冷却光进行频率调制优化,测量调制频率和调制幅度对荧光损耗光谱谱线信噪比的影响,得出调制的最佳结果,并对这一结果进行理论分析,调制过程中影响到中间激发态原子俘获和里德堡态激发两方面情况,综合考虑后的理论模拟结果与实验结果一致。利用高灵敏荧光探测技术实现对超冷里德堡原子的非破坏性探测,对于里德堡原子的探测技术主要分为两类:破坏性探测主要是离子探测,非破坏性探测有电磁诱导透明技术和荧光探测技术等。实验中我们在冷原子团完成制备后直接引入耦合光将原子激发至里德堡态,再利用荧光损耗光谱完成探测,在这一过程中里德堡原子的制备和探测是同时进行的。