20世纪在科学技术的各个领域都取得了巨大的进步,尤其是在理论物理和实验物理方面。原子、分子和光学物理领域的进展之一是预测和实现了原子气体在极低温度下的玻色-爱因斯坦凝聚。87Rb BEC是1995年第一个实现玻色爱因斯坦凝聚的原子,随后其他许多原子很快也实现了凝聚。后来,以BEC作为一个起点,发展出了和玻色爱因斯坦相关的其他几个方向/学科。这些学科在BEC的基础上通过调节优化实验系统参数在实验室中模拟复杂的物理系统,这在现实世界的系统中是很困难的,有时甚至是不可能的。本文还介绍了一系列不属于单一物理专业的一系列实验,它们都是以87Rb BEC为起点进行的,因而符合超冷原子物理的范畴。为了整个论文的完整起见,在开头的两章中,讨论了几个理论和实验观点（一般与BEC领域相关,特别与我们的实验室装置相关）,然后在剩下的几章中讨论了作为我博士工作中的三个实验。在本文最后的附录A中列出了所需的电子电路草图和光路装置。第一个实验是利用三束激光在BEC中实现N型系统。其中两个激光器用光学锁相环系统锁相,第三个激光器独立锁相,仍然可以引入并维持87Rb BEC中的相干效应。在吸收成像技术下对N型系统进行了研究,并利用该方法成功地反演了所有的带结构/吸收光谱特征。这是BEC在量子信息、原子相干实验和量子存储等领域应用的重要一步。本文从理论上（利用密度矩阵方法）和实验上研究了不同驱动和耦合激光失谐和强度下BEC中N型系统的行为,并讨论了其特征。理论和实验数据符合的一致性表明了吸收成像作为探测工具的能力,也表明了BEC是做原子相干实验的理想平台。第二个实验是关于以52P1/2能级为阈值点形成87Rb2激发态近阈值分子的过程,这一过程称为光缔合。这是通过照射一个调谐在上述能级的两个激发态以下和以上的单一激光来实现的。在我们的研究中,通过两种检测方法有40多个量子化激发态被创建和检测。在超精细基态附近制备的87Rb BECs被激发到这些激发的分子（二聚体）态,用两种探测方法都可以检测生成的分子态,但精度不同。这些分子态以前从未被检测到过,而之前使用磁光阱（MOTs）或更热的原子进行的几次尝试显示,频谱在这个区域出现了连续的损耗（与我们检测到的量子化损耗相反）。BEC的非常低的温度和BEC的低功率要求,使我们能够产生一些分子态并且检测这些状态的精度很高。我们同时还研究了这些能级随激光功率增加而产生的功率展宽和能量位移的影响。在87Rb的原子共振附近观察到一个有趣的现象,它由于附近激发态的混合而变得异常加宽。这种展宽是如此之强,以至于原子共振的典型洛伦兹线形被破坏,只有在使用非常弱的光联合激光功率时才能探测到。类似的展宽现象也曾在原子光谱学的先驱实验中观察到,但当时从未检测到附近的量子化态。我们从实验数据中观察到,与陷阱损耗/吸收成像方法相比,利用光学晶格中的布拉格散射来检测这些激发态产生了更好的结果。本文还对造成这种现象的原因进行了探讨。对于检测到的分子态,我不做任何理论处理,而是把它留给理论物理范畴进行未来的研究。最后,将超辐射晶格叠加在相位调制的BEC上进行了实验。首先,在可变的时间间隔内将BEC暴露在蓝色失谐晶格中,然后打开超辐射晶格,利用超辐射散射光收集相位信息。BEC波函数在第一个蓝失谐晶格下的演化,在可变的时间延迟下,波函数得到的相位是不同的。超辐射晶格散射携带了这一相位调制信息同时作为一种无需等待BEC膨胀一段时间飞行（TOF）就可以测量BEC上携带的相位的原位方法。相位调制对超辐射散射的影响表现为强度随时间的振荡形式,并在定性上与已有理论相一致。本实验还包括研究和比较两个相反方向的移动晶格对BEC上印迹的净相的影响。同时研究了两个同步光晶格（超晶格）在每个晶格的不同功率下的相位印迹,振荡散射光强所揭示的相位信息与理论所预测的非常吻合。BEC相位的原位探测消除了TOF成像探测实验固有的可能噪声源。本实验适用于传统方法难以测量的复杂光晶格势的深度研究。