实现对原子和离子的长期稳定囚禁,使其与外界环境隔离开来对于精密测量物理的研究和发展具有重要意义。近几十年来,分别通过使用射频场和光场,人们已经实现了对离子和原子的长期稳定囚禁。随着离子阱和激光冷却技术的发展,基于射频场囚禁单个离子的离子光频标也得以迅速发展。然而射频场不可避免的会引入微运动,这对于离子光频标的频率测量会造成很大的误差,因此人们希望寻找一个解决此问题的普适方法。2010年,德国的T.Schaetz小组在不使用射频场仅通过偶极光场和直流电场的条件下,首次实现了对单个24Mg+离子的全光囚禁,这使得结合光场和囚禁离子的优点实现光频标成为了可能,对于离子光频标的发展具有重要意义。而光场虽然会对离子的光谱产生一定的频移,但是通过选择在特定波长（即“魔幻波长”）下的激光,就可以使激光场对于离子光频标的钟跃迁所造成的频移大幅减小,因此光场对离子光频标造成的频移效果可以被避免。本实验小组也致力于研究对单个40Ca+离子的全光囚禁,以促进40Ca+离子光频标的发展。本人博士期间全光囚禁40Ca+的实验研究进展如下:1.搭建了一套用于40Ca+全光囚禁的实验系统,包括:建立并改进了刀片型线形离子阱系统;搭建了真空度达P=3×10-9Pa的高真空系统;设计并优化了射频系统,实现了离子在较低频率Ω=2π×1.319MHz的囚禁;搭建了 40Ca+全光囚禁的激光系统,包括溅射激光、冷却激光、探测激光和偶极囚禁激光等。2.实现了对单个40Ca+离子在射频场中的长期稳定囚禁:采用脉冲激光溅射的方案,实现精确产生与加载单个40Ca+离子;评估了射频场的囚禁能力,包括测量宏运动频率和离子温度等;优化了离子的附加微运动,并抑制了系统杂散电场的漂移。实现了单个冷却40Ca+离子的稳定囚禁时间超过一天。3.测量了40Ca+光频标钟跃迁的红外波段下的远失谐魔幻波长;并使用近失谐的397 nm激光作为偶极激光尝试进行了40Ca+离子全光囚禁的探索性实验:搭建了偶极囚禁光路,测量并优化了偶极光的束腰;测量了偶极光场造成的AC-Stark频移,并以此推测偶极囚禁光场的势场深度;计算了偶极光场的加热率。提出了40Ca+离子全光囚禁实验的优化与改进方案。