过去十几年里，人们发现介质的光学特性能够通过光诱导使原子成为相干叠加态而发生显著的改变，这种相干叠加态的产生能够使介质对共振探测光的吸收和色散特性发生变化，这种电磁诱导相干介质具有很大的非线性极化率。本文主要从理论和实验上系统地研究了铯原子蒸气中的相关非线性光学效应。在双色光场作用下，分别对原子蒸气、冷原子云中产生慢光速、超光速以及在气固界面原子中产生的烧孔等非线性效应做了研究。同时研究了相关参数对电磁诱导相干介质中非线性效应的影响。　　论文包括以下内容:　　第一章，引言部分，回顾和总结了非线性光学产生的历史背景和发展情况，分析了电磁诱导透明和电磁诱导吸收的物理机制，综述了电磁诱导相干介质在非线性光学领域里的应用。第二章，利用密度矩阵方程计算了在强耦合光作用下探测光经过碱金属原子介质后的吸收和色散特性，从理论上研究了电磁诱导透明和电磁诱导吸收，并揭示了电磁诱导透明和电磁诱导吸收是量子干涉的结果，这种干涉效应使介质对探测光的吸收特性和折射率都发生了很大的变化。第三章，从实验上研究了在原子蒸气中利用激光双扫频的方法获得的电磁诱导透明和电磁诱导吸收的光谱特性，包括在强耦合光作用下电磁诱导吸收向电磁诱导透明的转变，缓冲气体对电磁诱导吸收线型的影响，对造成电磁诱导透明和电磁诱导吸收谱线展宽的因素进行了讨论。第四章，对光脉冲在无缓冲气体和有缓冲气体的铯原子蒸气中的群速度及光脉冲的存储进行了研究，测量了群速度随缓冲气体压力，气室温度，以及激光失谐等因素的关系。第五章，在磁光阱中测量了冷原子云的非线性光谱，使用不同的探测光频率失谐在冷原子云中获得慢光和快光脉冲传输。第六章，研究了气固界面电磁诱导相干介质的非线性光学效应。主要对气固界面反射光谱的烧孔效应和强耦合光场作用下的光谱分裂现象进行了系统的研究。最后，对全文进行了总结。　　本论文中具有创新性的工作如下:　　1、在强耦合光场作用下观察到电磁诱导吸收线的分裂及其导致的慢光效应，首次在有缓冲气体气室中观察到吸收线型由电磁诱导吸收向电磁诱导透明的转变，从而能够通过改变耦合光强或缓冲气体压力去控制光脉冲在介质中的群速度。　　2、实验研究了俘获状态下冷铯原子在跃迁线6S1/2，F=4→6P3/2，F=5附近的色散型非线性吸收光谱。通过改变探测光频率失谐，首次在冷原子中获得了从慢光速(8×103m/s)到超光速(-1.5×104m/s)的转变。　　3、在考虑原子与器壁碰撞的情况下，研究发现了非线性选择反射光谱的烧孔效应，系统地研究了耦合光失谐和强度改变时的选择反射信号，在考虑三阶非线性极化率的情况下，实验结果和理论计算符合较好。同时还在Λ型三能级系统中观察了非线性选择反射光谱在强激光场作用下的光谱分裂，并给出了理论拟合。　　4、利用超薄气室（150μm）透射光谱的亚多普勒光谱技术进行频率稳定的实验研究，将激光器频率稳定在铯原子D2线的6S1/2，F=4→6P3/2，F=5跃迁线上，其频率稳定度小于1MHz(50秒)。