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单原子在量子寄存器、单光子源等领域有重要的应用,单原子的内部自由度可以提供量子信息处理过程中的量子比特,此外,单原子与单光子之间的纠缠也为量子信息处理和量子计算提供了条件。基于俘获在微尺度光镊中单原子构成的单光子源具有可与原子跃迁线匹配、窄带宽、原子几乎不与外界光场和电场相互作用等优势。里德堡原子由于其辐射寿命长、轨道半径大、原子间相互作用较强、对外界电磁场敏感等特点,利用单原子光镊俘获里德堡原子在量子光学的基础研究、精密测量、量子信息处理等方面具有重要意义。本文以分析用于俘获单个基态原子或里德堡原子的光镊的特性为目标,研究了激光强度起伏对于基态原子俘获寿命的影响,光镊中单原子俘获寿命的延长,光镊激光的偏振对俘获在光镊中原子的光频移的影响,以及用于俘获里德堡原子的魔术波长光学偶极阱等工作。本论文主要完成的工作如下:（1）磁光阱中单原子的高概率装载。实验中先在磁光阱中俘获一个原子,然后再将原子转移到光镊中。为了高概率地将单原子装载到光镊中,就需要将单原子高效地装载到磁光阱中,在实验系统中加入一个触发回路,通过控制磁光阱四极磁场梯度的变化,来控制磁光阱的装载率,使磁光阱中单原子的装载率从28.4%提高到80.2%。（2）光镊中单原子俘获寿命的延长。分析了影响光镊中单原子的俘获寿命的因素,特别是光镊的激光强度起伏对光镊中原子的加热过程,光镊中的原子与共振于光镊振荡频率及其二倍频的强度噪声耦合,使原子被加热并逃逸出光镊外。采用基于声光调制器的反馈控制系统,通过反馈控制声光调制器的衍射效率来抑制激光的强度起伏。将1064 nm光镊激光强度起伏从±3.360%抑制到±0.064%,抑制带宽达到了33 kHz,抑制范围可以覆盖光镊轴向振荡频率及其二倍频。光镊中单原子的俘获寿命从4.04 s延长到了6.34 s。（3）激光偏振对光镊中原子光频移的影响。对比铯原子铯原子基态6S1/2（Fg=4,mF=+4）和激发态6P3/2（Fg=5,mF=+5）线偏振魔术光镊的波长值计算结果（936.8 nm）与实验测量结果（937.7 nm）,发现两者有一定的偏差,排除实验系统的不稳定性以及测量过程中的误差,我们认为这可能是由于线偏振的光镊激光束在经过强聚焦的透镜组时,由透镜的应力双折射导致激光束可能从线偏振变为长椭圆偏振所导致的。估算了椭圆偏振光对光镊中原子的光频移的影响,并测量了线偏振的光镊激光束在经过聚焦透镜组分析后偏振的变化情况,光纤输出并准直扩束后的激光偏振度为2542:1,经过聚焦透镜组后,偏振度变为2208:1。（4）基态和里德堡态铯原子的魔术光镊预研究。进行了关于铯原子基态43S1/2态和里德堡态70S1/2态的魔术光镊预研究,包括原子的极化率、辅助态的选择、原子在魔术光镊中的散射率等的估算,希望对利用魔术光镊俘获单个里德堡原子,并对探测的实验有所帮助。此外,讨论了利用魔术光镊俘获里德堡原子的实验方案,包括基态冷原子的制备、级联光子跃迁两步里德堡激发、里德堡原子的探测以及里德堡原子魔术光镊的测量等。