随着科学技术的飞速发展,精密测量在基础科学研究和工业领域中的应用越来越广泛,其中光学测量作为灵敏的探测手段已经广泛应用到微弱信号检测等领域中。然而随着技术的不断进步,基于光学的许多测量系统的灵敏度已经达到量子噪声极限。压缩态光场作为一种量子光源,其某个正交分量的噪声小于量子噪声极限,替代原有测量系统的相干光场可以突破标准量子极限,进而提高测量灵敏度。目前,实验上制备的压缩光其分析频率大都处于射频段,但是在一些应用领域,如精密磁场测量、引力波探测、地震波预测和光与原子介质相互作的研究等领域,其分析频率都在音频段甚至赫兹量级,其中人类心磁和脑磁测量中的分析频率一般在1 k Hz以下,中子星、超新星和某些致密双星并合产生的引力波频率在Hz到k Hz的频段,地震波频率范围一般在100 Hz以下。因此,实验上制备音频段的压缩光有着重要的意义。在精密磁场测量领域,目前基于原子自旋效应的无自旋弛豫交换的磁力仪其灵敏度在0.1f T/Hz量级,已经接近标准量子极限,为了进一步提高测量的灵敏度,需要制备对应于原子吸收线的量子光源。然而在低频段,尤其是音频及以下的频段系统有着大量的经典技术噪声;其次,常用的非线性晶体磷酸钛氧钾（KTP）晶体对原子线附近的光场有着较强的吸收效应和热效应,这导致在声频及以下的频段很难探测到压缩光。因此,本文基于晶体的二阶非线性效应,开展了对应于铯原子D2线赫兹量级的低频压缩态光场产生的理论和实验研究。本文工作主要分为以下几个部分:首先简要介绍了量子光学、非线性光学和压缩光的产生和探测的理论知识。对压缩光的产生系统进行了优化和改进,然后介绍了压缩态光场产生系统的各种锁定方案。随后,我们在实验上基于参量放大器制备了明亮的偏振压缩态光场,在2 MH-10MHz的带宽范围内分别实现了三个斯托克斯参量的压缩,其中压缩度最大为4.3 d B。其次,我们开展了基于光子统计的方法精确测定OPO产生的弱压缩真空态的压缩参量的工作。首先在理论上确定了弱压缩真空态光场的二阶关联度g（2）（0）与压缩参量的关系,其次,通过精确测量二阶关联度对弱压缩真空态的压缩度进行了精确测定。最后,在实验上制备了原子线共振的赫兹量级的压缩态光场。首先通过光电负反馈抑制了低频段的强度噪声,抑制了寄生干涉、低频振动和激光的指向噪声等,在4 Hz到200 k Hz的频段探测到了纯的真空噪声起伏。基于此,在实验上探测到了与铯原子D2线共振的频率低至4 Hz的宽带的压缩真空态光场,其中压缩度最大为5.92 d B。然后,采用单光子调制方案锁定压缩角后,在实验上制备了频率低至10 Hz的正交压缩态光场,其中压缩度最大为5.57 d B。总结本文完成的具有创新性的工作有以下几点:1)在实验上首次采用基于周期极化的KTP晶体的二阶非线性效应的光学参量放大器,产生了与铯原子D2线共振的明亮偏振压缩光。在频率范围2 MHz-10 MHz内,分别制备了斯托克斯参量（?）1、（?）2和（?）3的偏振压缩光,其中压缩度最大约为4.3 d B。2)提出了一种基于光子统计的方法精确测定远低于阈值的OPO产生的压缩真空态的压缩参量的方法。在理论上确定了远低于阈值的压缩真空态光场的二阶关联度g（2）（0）与压缩参量的关系,并且在实验上利用二阶关联度精确测定了压缩真空光场的弱压缩参量,为弱压缩参量的精确测量提供了新的可行性方案。3)首次在实验上制备了与铯原子D2线共振的赫兹量级的压缩真空态光场,从4 Hz到300 k Hz的频段内探测到的最大压缩度为5.92 d B。其次,提出了一种单光子调制锁定压缩角的新方案,并且在实验上制备了与铯原子D2线共振的频率低至10Hz的正交压缩态光场,其中压缩度最大为5.57d B。