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精密光谱是获知物质基本结构、探索微观世界物理规律的重要手段之一。精密光谱学在确定基本物理常数、对时间和频率的精确定标等方面有着难以估量的应用前景和重要意义。利用飞秒激光器发出的周期性脉冲在频率域对应着均匀分布的频率梳,结合光子晶体光纤扩展光谱的应用,飞秒光学频率梳成为新一代光学频率测量技术。飞秒光学频率梳和超冷原子分子相结合,可以实现对超冷原子分子的相干控制,能够以更高时间分辨和更高频谱精度认识微观世界物质内部的能量转移和信息传递过程等为精密光谱、量子调控等前沿研究提供新概念与新方法。 本文主要利用激光冷却技术在磁光阱中获得了高密度的超冷铯原子,采用光缔合制备了激发态超冷铯分子,获得了高分辨的超冷铯分子振转光谱。利用飞秒光学频率梳和铯原子相互作用获得了高分辨的铯原子双光子光谱。 本文完成的主要工作如下: 1、利用激光冷却与俘获技术获得温度约200μK,密度约为1011/cm3的超冷铯原子样品,采用光缔合的方法制备超冷激发态铯分子。获得了在6S1/2+6P1/2离解限下铯的三种长程激发态—0u、0g、1g态的高分辨光缔合光谱。 2、研究了0u态的高分辨振转光谱的功率效应,分析了线型线宽随功率的变化。根据0u态的高分辨振转光谱,计算得到振动量子数分别为214,215,216的转动常数Bv分别为0.0015cm-1,0.00175cm-1,0.00242cm-1。 3、通过滤光片选择不同的波长将铯原子激发到8S1/2、9S1/2和7D3/2等高激发态,研究基于光学频率梳的高分辨双光子频梳光谱。 4、计算铯原子8S1/2、9S1/2和7D3/2激发态的超精细相互作用常数分别为: A8S=219.137(11)MHz, A9S=110.150(13)MHz, A7D=7.38(19)MHz, B7D=0.15(21)MHz,6S1/2→8S1/2,6S1/2→9S1/2和6S1/2→7D3/2的绝对中心频率分别为729009798.80(17)MHz、806761363.96(11)MHz和780894762.595(23)MHz。