量子阱纳米材料由于其可控的量子限制效应和成熟的制备方法,近年来在光电子领域展现出广阔的应用前景。一方面,阱间的隧穿效应,特别是其电压可调的特性,提供了丰富可调的能级结构;另一方面,其具有电偶极矩大、相干时间长的特点,这为材料的非线性光学研究提供了物理基础。本论文主要基于Fano干涉效应,研究了量子阱结构线性和非线性光学特性及其在隧穿测量上的应用,并取得了以下成果:(1)研究了 Fano干涉效应对光学性质的影响。由于阱和连续态的势垒很窄,存在束缚态和连续态的隧穿效应,跃迁路径之间的干涉引起Fano干涉效应。利用光与物质相互作用半经典理论,可以得到系统的光学布洛赫方程。结合非线性光学知识,得到了线性吸收谱和非线性吸收谱对隧穿强度的响应特性。模拟结果表明线性和非线性吸收谱的非对称系数对隧穿强度表现出线性响应特性,而且基于非线性吸收谱的探测灵敏度是线性吸收谱的10倍。(2)研究了 Fano增强五阶非线性。采用光与物质相互作用的几率幅方法,并结合非线性光学理论,得到了线性、自克尔非线性以及五阶非线性极化率。Fano干涉导致非线性增益的效果,抵消线性吸收,形成透明窗口。而且研究发现Fano系数增大,五阶非线性随之增大。在合适的阱间隧穿强度以及控制场失谐条件下,可以实现五阶非线性增大约10倍。综合以上研究,量子阱内在的隧穿特性可以诱导出Fano干涉效应,进而改变结构的光学性质,这提供了一种探测量子阱内在隧穿特性的光学手段。而且增强的五阶非线性也对量子阱中开展弱光非线性的实验研究具有一定的指导意义。