该论文介绍了上海光机所量子光学实验室小型移动原子喷泉钟的设计方案及在研制原子喷泉方面已经取得的进展.第1、2章是对原子喷泉相关知识的介绍,第1章介绍了原子钟的背景知识,包括时钟计量的历史和现状,原子频标的种类、发展和应用,国际原子时(TAI)比对等.第2章介绍了喷泉中用到的激光冷却技术和原子频标的一些基本技术,如磁光阱、光学粘胶、Ramsey振荡、阿兰方差等.第3、4章系统地介绍了原子喷泉的设计,包括设计原理、技术路线、误差分析等.我们的设计目标是小型移动铷钟,铷喷泉的优势是碰撞频移非常小,易于实现激光冷却.许多新技术应用于原子钟的设计中,例如移动光学粘胶上抛、微波-光选态、双能级探测、锁半高宽、等等.半导体激光器作为激光源,频率锁定在共振谱线上,用声光调制器移频并控制光强,用光纤传输所有光束.喷泉腔体部分自下而上采用"俘获区-选态区-探测区-Ramsey作用区"的结构.俘获腔可采用(0,0,1)、(1,1,1)两种上抛方式,选态腔和Ramsey腔均采用柱型腔TE011模.喷泉设计上抛高度为10cm,谱线线宽为1.75Hz.预期的短期稳定度好于1×10<-12>,长期稳定度好于1×10<-13>,准确度好于1×10<-13>(进入10<-14>).论文的第5章介绍了喷泉研制实验工作的进展,包括将空心光束应用于原子喷泉,冷原子实验的基础工作,2D+-MOT实验平台和改进后的喷泉装置上的工作,及塞曼移频实验和双反线圈磁光阱的讨论.采用新思路、新方法,我们获得实际可用的空心光束,在两个实验平台上均获得冷原子团,并且在改进装置上的结果明显好于原来装置.最后一章总结了论文的结果,并且对该研究内容的远期后续工作——空间冷原子钟做了简单介绍.