里德堡原子是一种激发态原子,其中最外层电子被激发到主量子数很大的能级。因其具有较大的原子半径与极化率、与外场强的耦合作用以及较长的辐射寿命等奇异特征,使里德堡原子在量子传感、量子信息、量子模拟、电场测量、微波场测量以及超冷等离子体等方面都有重要的应用。里德堡原子的寿命测量不仅对偶极矩阵元、散射长度和极化率的理论计算非常重要,而且对波函数的确定、黑体辐射的研究以及光电离率的测量也非常有意义。本文展示了一种超冷里德堡原子寿命的全光学测量方法,该方法是基于阶梯型三能级体系中基态原子的光电吸收探测,该三能级体系包含一个基态,一个中间态和一个里德堡态。里德堡态与中间态之间是否存在光泵浦过程,基态原子对光的吸收情况不同,利用基态原子这种吸收的差异性,我们重构了目标里德堡态原子的布居随延迟时间的演化曲线。通过这种方法我们测量了超冷铯原子50S1/2态与50D5/2态的辐射寿命,该方法实验操作简单,不需要量化初始基态原子的数目,可以推广到其他里德堡原子辐射寿命的测量。本文的主要工作概括如下:一、搭建光路,通过磁光阱（MOT）制备基态铯原子,再通过两步激发实现基态原子从6S1/2→6P3/2→50S1/2/50D5/2的跃迁,获得超冷铯里德堡原子;通过不断优化测试,我们得出了激发过程与光泵浦过程中泵浦光（耦合光）与探测光的相关实验参数。二、在工作一的基础上,通过光电检测技术记录了延迟时间ts=0μs时50S1/2探测光的光强随时间的演化关系;类似地,我们还获得了ts=0μs,16μs,32μs对应的里德堡态50S1/2的退泵浦强度随时间的演化曲线。三、通过测量不同延迟时间里德堡原子退泵浦的强度,继而重构目标里德堡原子的布居随延迟时间的演化曲线,最终利用指数拟合获得了50S1/2与50D5/2的辐射寿命。本文的创新之处:一、为了减少由于原子不稳定造成的探测信号的抖动,我们巧妙地引入了一束参考光,实际采用的信号是探测光与参考光的差值,实验表明通过这种方式可以提高目标探测光的信噪比。二、本文展示的全光学探测法是一种低成本、易于操作以及高效的测量方法。利用这种方法,我们不需要校准初始基态原子的数目,只需要比较有光泵浦作用与没有光泵浦作用两种情况下探测光的光强变化,通过这两种情况下光强的差异去直接评估目标里德堡原子的退泵浦布居,进而反映出目标里德堡原子的布居。