纳米光纤由于具备体积小、柔软可弯折、低损耗、耐腐蚀等特性,使其成为微型化集成化传感器领域中的新兴研究热点。纳米光纤作为一种新型的传感元件近年来已在能源化工、食品制药、冶金采矿等领域被广泛使用,除此以外,其在基础科学研究领域也显示出了其优异的性能。纳米光纤在光与物质相互作用中作为一种媒介已经成功应用于诸多领域中,包括光学传感、光学势阱、量子光学等。由于纳米光纤波导尺寸小于引导光的光学波长,引导光模式会作为衰逝场在波导结构以外约λ的半径范围内衰减。本论文中我们利用纳米光纤在热原子系统中完成了对原子吸收饱和谱线的测量,随后实现了在冷原子系统中对铯分子谱线的探测,纳米光纤在这两种系统中均表现出了其强束缚场探测原子谱线的优势。其所具有的这种束缚场对于需要高强度或梯度场的技术和操作,例如超低功率水平的非线性器件或原子探测非常有利。在本文中我们介绍了一种拉制任意锥区形状和束腰直径的锥形纳米光纤的方法,通过该技术可拉制300nm以上束腰直径的锥形纳米光纤,且其透过率不低于98%。我们将使用该技术拉制的光纤装配到了高真空系统中,并对其性能与空间光探测进行对比。目前我们已经实现了利用纳米光纤探测超冷铯分子的俘获损耗谱线。这为我们之后铯分子荧光的直接测量,和同时实现光缔合铯分子与收集铯分子信号的工作奠定了基础。本文的主要工作概括如下:一、利用“火焰刷”技术拉制了束腰直径为500nm的纳米光纤,并对拉制好的纳米光纤进行了检测。经过测试,我们所拉制的光纤与目标光纤束腰直径相差不超过10nm,满足实验要求。二、设计了可将纳米光纤放置于真空中光纤支架,以及真空装置上裸光纤的进出通道。该设计能保证纳米光纤工作在高真空度的实验环境中,安装了纳米光纤的真空系统中气压能达到10-7Pa。三、搭建了纳米光纤热原子真空系统及其光路,并基于该系统利用纳米光纤测量了光强和原子密度对吸收饱和谱线的影响。与空间光吸收饱和谱线对比,纳米光纤所需的饱和光强要小三个数量级。四、搭建了纳米光纤冷原子真空系统及其配套的磁场和光场系统,通过空间入射光缔合光到冷原子团上制备了铯分子,并通过纳米光纤收集原子团荧光,通过单光子探测器测得了铯分子谱线。通过与相机探测的原子团荧光信号进行对比确定我们得到了有效的铯分子谱线。