前言

20世纪初，科学家们对原子辐射分离光谱的研究，催生了量子力学；20世纪中叶，激光的出现，使得科学家们对原子内态和外态的精密控制成为可能，同时也为光的频率精密控制奠定了基础。随着原子物理与量子物理基础研究的发展，催生了量子技术：原子的光抽运技术（1966年诺贝尔物理学奖）是铷原子钟、原子磁场计等的基础；原子饱和吸收光谱技术（1986年诺贝尔物理学奖）的发明推动了激光稳频技术的发展；基于激光稳频技术的激光冷却原子技术（1997年诺贝尔物理学奖）又推动了原子喷泉钟、光钟（2012年诺贝尔物理学奖）、原子干涉仪、原子陀螺、原子磁场计以及玻色-爱因斯坦凝聚（2001年诺贝尔物理学奖）、量子模拟、量子计算等的发展。另外，脉冲激光技术的发展，使得科学家们对光学频率的测量与控制更为方便，基于飞秒激光锁模技术的光学梳状发生器（2005年诺贝尔物理学奖），可以实现微波至光波的精密频率转换与控制，也可以对原子结构以及物理常数进行高度精密的测量。

以上技术的发展，形成了当代量子技术的基础，相关研究领域都是前沿热门课题，对社会发展产生了深远的影响。本教材设计了一系列实验，将上述诺贝尔奖的成果转换到实验课程之中，使得学生能够通过实验感受、理解与掌握量子技术的基本技巧，具体包括连续激光频率稳频技术、饱和吸收光谱技术、激光抽运技术、原子冷却技术、脉冲激光锁模技术、脉冲激光扩谱技术、光梳频率测量技术等；每个实验的设计都以相关诺贝尔奖的工作为蓝本，遵循高起点、低落点的原则，深入浅出，精心设计，保证学生通过一定的独立思考和小组讨论，就能完整地做出实验，从而直观感受先贤们的绝妙设计；实验课程的目标，旨在锻炼学生基本科研技能的同时，培养科研兴趣，激发科研热情。

同时，为了完备实验课程所涵盖的各类量子技术，新的实验也在不断设计补充之中，确保紧跟时代发展潮流。

北京大学信息科学技术学院新开设“高级光电子技术实验”课程，本书的内容选自该课程的基本内容，分为原理篇和实验篇两部分，可以为高级光电子技术实验或量子技术基础实验所用。

本教材由北京大学信息科学技术学院的老师们共同编写：第一章、实验一和实验二由齐向晖编写；第二章、第三章和实验四由陈徐宗编写；第四章、实验六和实验七由王爱民编写；第五章、实验五和实验八由王青编写，实验三和附录部分由赖舜男编写。本教材实验由陈徐宗负责总体设计与策划，由王青与赖舜男负责校对与修改。在编写过程中得到了北京大学王志军老师、李文新老师、张新祥老师等的热情帮助，在此表示诚挚的谢意。

由于水平有限与时间仓促，错误和不妥之处在所难免，恳请读者指出错误和提出意见，我们至为欢迎！

作者

2018年1月