中文摘要：

激光冷却中性原子光频标是冷原子物理与计量学的前沿交叉研究领域。选择合适的原子能级结构和跃迁体系（具有最佳的激光冷却跃迁/钟跃迁能级结构）是获得高性能光频标的关键。本研究主要内容包括系统地计算第I,第II副族元素的中性原子能级结构与跃迁谱线并全面收集整理已有的第I-第III主族及惰性元素的中性原子能级与跃迁谱线数据的基础上，全面分析对比各种可能的"冷却- - 钟跃迁"方案，提出实现冷原子光频标的最佳原子结构和光谱跃迁方案。利用我们现有的激光冷却与囚禁原子的实验设备和已掌握的实验技术对上述方案进行相应的激光冷却实验和光谱的精确测量研究，为我国的冷原子光频标研究推荐参考方案。本研究对于我国独立自主地研制新一代高性能光频标具有指导意义。

结论摘要：

量子频标是精密测量、现代通讯和导航的核心技术。激光冷却中性原子光频标是新一代量子频标。选择具有合适的"冷却跃迁/钟跃迁"结构的原子体系是获得高性能光频标的关键。本研究对第I、II主、副族及惰性气体原子的能级结构和光谱数据进行了系统计算和分析整理，对各种可能的"激光冷却/钟跃迁"方案进行了计算模拟和分析对比。发现第II副族原子(Zn、Cd、Hg)与现有的碱土金属及Yb中性冷原子光频标相比有诸多优点(1)冷却方面，第II副族原子能级结构简单，没有多余的衰减损失通道；碰撞损失系数更小；可以像Sr和Yb那样用简单的组合线冷却即可达到超低温，不需要像Mg、Ca那样用复杂的淬火冷却。(2)钟跃迁方面，所有适用于Sr和Yb的引入ns2 1S0 - nsnp 3P0 跃迁的方案均适用于第II副族原子，且在某些方面还略显优势。如EIT方案中，Hg原子受缀饰光光强影响更小。(3)钟跃迁相对频移受黑体辐射的影响比Sr，Yb小一个量级。结论第II副族元素是可作为新型中性冷原子光频标的原子体系。该结论部分发表在Phys. Rev. A 76, 043409 (2007)上，并得到国际上其他研究组的初步证实。