原子的自发辐射现象是量子光学领域的基本问题之一。由于原子发生自发辐射的时刻是无规的，因此它是光电子器件中量子噪声的来源，改变和控制自发辐射的研究已成为激光物理与技术的热门课题。 目前对自发辐射的控制的研究大体有以下几个方面：(1)利用已有的或人工设计的环境，通过改变与原子耦合的库实现对自发辐射的控制；(2)利用外加相干场或原子本身不同跃迁通道的量子干涉效应改变自发辐射；(3)利用原子系统与观测器件的耦合(量子测量)控制激发态的衰减；(4)其他的一些方法，如利用多个衰减态间的相互作用控制自发辐射。 本文研究在多层结构中两能级原子的自发辐射的非马尔科夫过程。 在第二章中，主要研究了多层结构中二能级原子非马尔科夫自发衰减过程的记忆函数。按照Weisskopf-Wigner理论(W-W近似)，原子在自由真空中以指数形式自发衰减，瞬时衰减率是常数，该结论对经过了充分长的时间后的稳态衰减是准确的，但在原子衰减的最初几个光学周期(fs量级)的时间尺度上，自发辐射的、W-W近似不再成立。理论研究表明原子的自发辐射衰减本质上是一个与衰减“历史”有关的非马尔科夫动力学过程，瞬时衰减率是随时间变化的；在原子跃迁的最初几个光学周期的时间尺度上，这种与衰减“历史”关联的记忆效应特别显著，存在自发衰减加速的过程(量子反Zeno效应)；这种记忆效应可以用一个记忆函数来描述。我们用多层结构中的正交归一完备的电磁模函数展开场算符，将电磁场量子化，得到多层结构的微腔中原子与光场的相互作用哈密顿量，建立原子与场的动力学方程，在此基础上定义二能级原子自发辐射衰减的非马尔科夫过程的记忆函数。我们发现记忆函数正比于原子与库的耦合谱的Fourier变换。在自发衰减的早期阶段，记忆函数急速下降，形成一定宽度的峰，该峰的宽度代表非马尔科夫自发衰减过程的记忆时间；当反射光回到原子的位置时，原子才感受到环境(多层结构)的存在，记忆函数呈现有规律的逐渐变弱的突变，记忆效应越来越微弱。我们发现耦合谱的宽度影响记忆时间。宽的耦合谱将导致短的记忆时间。 论文的第三章主要研究了由一维多层结构(一维光子晶体)构成的微腔中二能级原子自发衰减的角分布。将腔中与原子耦合的辐射场二次量子化后，在W-W近似下得到了三种典型一维有限光子晶体微腔中衰减几率随角度分布的数值结果。结果显示衰减几率的角度分布不仅与光子晶体的结构有关，还依赖于原子偶极矩的空间取向以及原子在腔中的位置。当原子偶极矩与微腔界面平行时，辐射场的TE、TM模式对衰减率都有贡献，衰减率的角度分布是辐射场波矢的方位角θ和φ的函数；当原子偶极矩与微腔界面垂直时，只有辐射场的TM模式对自发衰减有贡献，衰减率的角度分布仅与角度θ有关，并且关于整个一维结构的轴向旋转对称。