激光冷却和俘获中性原子技术的实现直接促使了超冷原子分子物理在近十年来的蓬勃发展。由于铯分子在光学频标、基本物理常数和量子信息等领域的潜在应用优势,超冷铯分子的研究成为当前国际上的热点之一。以超冷原子样品为起点,通过光场或者磁场缔合是目前制备超冷分子的主要技术手段。本文以制备基态超冷铯分子为研究目的,采用超冷原子受激拉曼光缔合方案,结合飞秒光学频率梳对光缔合激光与拉曼激光的频率相干锁定,实现了超冷铯分子从激发态向基态的相干转移,制备了基态超冷铯分子,并利用俘获损耗光谱技术对超冷基态铯分子进行了高灵敏探测。同时我们详细研究了超冷铯分子激发态的相关能级特性。在利用光缔合技术制备激发态超冷铯分子的基础上,获得了最低振动量子数的振转光谱,研究了铯分子共振能级的光致频移现象,利用双光缔合光谱精密测量了频移量。本文的主要创新性工作概括如下：1.提出可控三维荧光调制光谱技术,增强了俘获损耗光谱的探测灵敏度,实现了铯分子纯长程态外阱中的最低振转能级v=0,1的振转光谱的高灵敏探测,获得相关光谱数据和分子常数,为制备超冷基态铯分子奠定了良好的实验基础。2.提出利用频移器建立精密光学尺的研究方案,观察到了铯分子振转能级光致偏移现象,研究光致频移量和谱线线宽随光强的变化关系,为双色光缔合技术中光缔合激光和拉曼激光光强的选择作出理论指导。3.利用飞秒光学频率梳系统实现不同激光器输出光频率的相干锁定。实现了激光器的频率长期稳定地锁定于原子和分子的跃迁线上,为制备基三重态超冷铯分子实验提供关键技术支持。4.在利用光学频率梳系统对光缔合激光与拉曼激光输出频率的相干锁定的基础上,利用双色光缔合光谱技术,制备了基三重态超冷铯分子,获得了铯分子基三重态的振转光谱和分子常数。