本学位论文介绍了作者在硕士期间的三项主要工作，包括基于空间超冷原子项目设计超高真空(UHV)系统，新型二维磁光阱(2D MOT)设计与模拟，以及基于空间冷原子钟原理样机光选态实验研究。　　首先是基于空间超冷原子项目的超高真空系统设计。较之传统超冷原子实验升华泵加离子泵设计的体积、重量等问题，采取了吸气剂泵加离子泵的双泵方案。离子泵可以弥补吸气剂泵对惰性气体的抽速，吸气剂泵对活性气体有大抽速。经过计算完全可以符合10-9Pa的实验要求。另外经过软件模拟，也验证了系统设计的可行性。　　其次是新的二维磁光阱设计。新型二维磁光阱是在传统2D MOT加推送光基础上将推送光换成高斯光束。利用高斯光束的偶极力，来束缚长距离飞行的原子束的扩散，从而提高科学实验腔的装载效率。通过编写程序实现了对原子在新型二维磁光阱中运动的模拟，并评估新型2D MOT的效果。　　另外是空间钟原理样机光选态实验研究。选择了光抽运的方案来进行选态实验研究。实验在固定抽运时间的前提下，分别研究了抽运光光强和失谐对抽运效率和有效原子数增益的影响，并且评估了由于选态光偏振不纯造成的σ跃迁对抽运效率的影响。