此論文主要重點是在建立捕捉冷原子進入一條中空型光子晶體光纖(Hollow-core photonic crystal fiber, HC-PCF)的雷射系統，在過去的實驗系統，使用850nm的雷射作為光偶極陷阱(Optical dipole trap, ODT)，陷阱深度約為700~800μK，已經可以捕捉到大約3000~4000顆的冷原子在HC-PCF之中，冷原子是藉由磁光陷阱(Magneto-optical trap,MOT)製造，冷原子在被捕捉至光纖內部後的生命周期大約為20ms，可以製造出光學密度(Optical density, OD)大約為3。

過去的實驗系統使用850nm的光偶極陷阱，因為波長距離原子共振能階780nm較遠，所以我們需要很強的光才能產生足夠的光偶極陷阱深度，可是強光要聚焦耦合進入直徑只有8.8μm的光纖內部，就會造成耦合不佳的時候，陷阱光開始燒光纖，光纖被破壞後，整個系統就必須重新來過，基於這個問題，我們就想開發新的光源來作為ODT，所以最後選擇了803nm的光源和一個MOPA來建立新的ODT。過去的實驗系統還有一個問題，就是我們沒屬於自己系統的780nm穩頻光源，以前都是向其他系統借光來做注入鎖頻(injection lock)，所以之後也決定我們必須架設一台屬於自己系統的780nm外腔雷射，在這個雷射的架設過程中，我們發現了許多問題，在本論文中會逐一討論，最後我們建立了一個模組化的微分鎖頻光路，在雷射穩頻後，在示波器上的顯示頻率不穩定度大約是2.05MHz。

在803nm外腔雷射和780nm外腔雷射的穩頻完成過後，我們就開始嘗試捕捉冷原子，陷阱深度可以達到1.3mK，原子溫度大約是100μK，但是捕捉效率一直不佳，最好的捕捉冷原子數目是190顆冷原子，這個結果也無法重複，在普通的系統狀態，我們只能捕捉到20多顆的冷原子，比起過去的系統而言反而是變差的，有許多問題我們已經排除，但也還有許多問題並未解決，在論文的第五章實驗結果中會詳細討論，在比較深的光偶極陷阱下捕捉效率反而變差，以理論上去推想是不合理的，但是我們也無法切換回過去的850nm光源來做交叉測試，因為HC-PCF的老化問題，讓850nm的光耦合率太差，如此一來，850nm光源就無法產生足夠深的陷阱來捕捉冷原子。未來可能考慮以803nm的光源在Free space下直接捕捉冷原子，以確認是否是光偶極陷阱光源的問題。

[1] Chang-Yi Wang, “Study of number and lifetime of cold atoms trapped in hollow-core photonic crystal fiber”, PhD thesis (2011).
[2] Bo-Hsien Wu, “Capture Cold Atoms in Hollow-core Photonic-crystal Fibers”, MS thesis (2009).
[3] Wen-Te Liao, “Theoretical Study of Stationary Light Pulses in Electromagnetically Induced Transparency Medium”, MS thesis (2007).
[4] M. Bajcsy, “Laser-cooled atoms inside a hollow-core photonic-crystal fiber”, Physical Review A83, 063830 (2011).
[5] Y.W. Lin, H.C. Chou and I.A. Yu, “Using a pair of rectangular coils in the MOT for the production of cold atom clouds with large optical density”, Opt. Express, V16 (2008).
[6] Rudolf Grimm and Matthias Weidemu ̈ler, “Optical Dipole Traps for Neutral Atoms”, arXiv: physicsV9902072 (1999).