因为在高速信息处理上的可观前景，量子信息技术已经成为信息领域中最热门的方向之一。在众多的量子计算候选方案中，被囚禁的单原子体系因为很长的相干时间，高度的可控性和可扩展性而独具特色。集成高精度原子操控手段的原子芯片是冷原子实验通往实用化和小型化的最佳平台。原子芯片和单原子的结合可为量子计算机的实现提供初步的模型。本论文总结了单原子囚禁原子芯片实验系统的设计工作。实验系统的核心部件是集成微透镜光波导的原子芯片，设计工作围绕这一核心部件的设计而展开。集成芯片由两部分构成：一部分是由大小两层芯片构成的原子芯片组；一部分是端面集成微透镜的带状光波导。原子芯片组功能是囚禁和转运原子团。大、小芯片的设计的关键点是导线布局，基片材料和加工工艺的选择。分层设计中大芯片满足机械强度大、导线载流大、导热率与真空壁材料匹配的特点；小芯片满足表面反射率高、导热率高、导线载流小的特点。模拟结果显示，芯片的设计满足在院子芯片上转移原子团的要求。集成微透镜的带状光波导的功能是传输激光、囚禁单原子。带状光波导传输激光，保证相邻波导芯无串扰，设计关键点波导芯尺寸和折射率的选择。模拟结果显示，波导芯层尺寸为4μm*4μm，芯层与包层折射率差为0.75%，波导芯间距在10μm的情况下，波导之间无串扰。微透镜输出激光，形成偶极阱，设计关键点是曲率半径的选择。模拟结果显示，透镜焦距选择10μm-20μm比适合囚禁单原子要求。