冷和超冷原子研究在过去三十年内已经发展到了一个非常成熟的领域,并且取得了巨大的成就。冷分子,因为其具有丰富的内态自由度,较大的电偶极矩,以及独特的化学特性,为精密测量,量子信息科学,凝聚态物理,以及可控化学提供了新的可能。冷分子物理的发展经历了从传统的用电场操控的斯塔克减速器,用磁场操控的塞曼减速器到激光冷却技术。:直接激光冷却,作为·一种相对较新的获得超冷分子的方法,确实进展非常迅速。这篇博士论文主要聚焦于氟化镁分子激光冷却与磁光囚禁的理论和实验研究。在制备出氟化镁自由基之后,一个必须面对的问题是优化分子束信号,测量缓冲气体冷却后的分子特性。同时,还需要获得精确的激光冷却循环跃迁的频率,以及实验上验证并构造准封闭的循环。最后,本文还研究了氟化镁分子磁光阱的可行性以及相关偏振和失谐的选择。首先,本文介绍了激光冷却原子的物理机制,包括多普勒和亚多普勒冷却。基于氟化镁的振动能级跃迁的高度对角化Franck-Condon.因子,以及转动态选择定则,宇称选择定则,我们提出了构建其准封闭循环的方案。其次,本文简单描述了低温实验装置的结构,以及利用镁和六氟化硫化学反应制备氟化镁的方法。实验上测试并分析了影响分子束源信号的参数,同时,比较了两种不同结构的低温腔制备氟化镁自由基的效率,并利用矩形的低温腔,测量了氟化镁和氦气之间的碰撞截面。基于优化好的信号,利用腔内吸收的方法测量了高分辨的X22+到A2rΠ1/2电子跃迁的P,Q,和R支跃迁谱线。实验上第一次验证了氟化镁的A2n电子态是一个正态,而不是倒态。并且标定了和MgF分子激光冷却相关的跃迁频率X2e+O=0,1,N=1)—A2rΠ1/2（y=0,r =1/2）,以及测量了 X2e+（v=0,1,N= 1）态的超精细结构。通过拟合测量出的谱线,给出了一组新的氟化镁光谱常数。第四章主要介绍了激光诱导荧光探测过程中,利用防反射涂层有效减少散射光的方法。实验中,利用特殊的太阳能热吸收纳米材料对真空腔的内表面进行发黑处理。测量发现,从近红外到紫外,97.5%以上的杂散光可以被有效吸收掉。经过发黑处理的真空腔的荧光信号的信噪比相对于不做任何处理的真空腔提高了4倍。在此基础之上,本文分别验证了加边带,加磁场,以及X22+（v=1,N=1）4 A2Π1/2（v=0,J’=1/2）光对荧光信号的影响。利用之前测量的两束频率激光,本文还验证了分子布居在振动态v=0和v= 1内的循环。最后,本文介绍了利用三维速率方程理论模拟氟化镁分子磁光囚禁力方法。其中,考虑了复杂的振动,转动以及超精细结构和磁量子数。并研究了对于激发态g因子（-0.0002）较小,且衰减速率（2 π× 22 MHz）较大的氟化镁分子磁光囚禁的可行性。分别优化了三频率模型,四频率模型以及多频率模型下的偏振和失谐的选择。通过将双频机制作用于不止一个超精细能级,本文给出了一种最佳的（3+1）频率模型来实现氟化镁的磁光阱。