自发辐射相干效应指的是：当原子从两个足够近的激发态能级向同一个基态能级（V型系统）或从同一个激发态能级向两个足够近的基态能级（Λ型系统）自发辐射时，由同一组真空辐射模场在两个邻近能级间诱导出来的原子相干效应。SGC（自发辐射相干）是近年来量子光学研究领域的一个热点课题，其在原子的自发辐射、共振荧光、吸收、和无反转光放大、暗态，Kerr非线性、光子关联、相干粒子数转移、量子纠缠、量子光电池、光子晶体、电磁感应光栅中有着重要的作用。但是SGC效应的存在需要同时满足两个条件：一是两相邻的能级之间的能量间隔要足够小；二是两个跃迁偶极矩方向需非正交。所以大部分的工作都停留在理论上。人们提出了一些方法来避开上述两个苛刻条件，但这些工作也只是理论上的设想，并没有得到实验的证实。本论文在理论上研究了不同能级结构下自发辐射相干效应对探测场吸收或增益的影响，在实验方面我们用光场耦合的办法来模拟SGC效应，通过吸收光谱和发射光谱来验证SGC效应的存在。1.理论上:a)我们研究了一个耦合场同时耦合三个近简并基态能级到同一个激发态能级的爪型原子系统的探测场的吸收特性。由于SGC效应的存在，我们在仅提供一道耦合场的情况下可以得到多个增益信号，并且干涉强度和基态能级的间隔可以控制系统的吸收或增益。当系统简并时，SGC的有无不会改变系统的吸收或增益谱线的线型，但是会影响谱线的幅值。当系统非简并时，干涉的强度和激发态能级的间隔会对探测场吸收和增益起控制作用。当间隔比较小时，相干强度由无增加到最大相干，探测场相应的由两对增益曲线过渡到两对吸收曲线；而当间隔比较大时，探测场总是表现出两对吸收曲线，并且随着相干强度的增加，吸收的强度也逐渐增大。我们用缀饰态理论对这一结果做了分析。最后我们给出了可以实现的实验构想。b)我们在反Y型原子系统中理论研究了SGC效应对无反转光放大的作用。由于SGC效应的存在，系统对耦合场和探测场的相位非常敏感。在稳态条件下，我们可以通过改变相位来得到无反转增益，增益的产生是由于SGC效应。并且通过改变耦合场的失谐，我们可以在两个频率处得到增益信号。而在瞬态过程中，由于SGC效应我们可以得到振荡幅值很大的吸收和增益信号，并且可以通过调节相对相位，可以消除吸收得到完全增益的振荡曲线。最后我们给出了可行的实验构想。2.实验上:a)首先我们在N型原子系统中，通过两道光场的耦合，在缀饰态下得到三个自发辐射通道间的相干效应。我们在铷原子中找到了相应的能级结构，并且在铷原子束中观测到了相应的实验结果。当两束耦合场的失谐为零时，我们得到了关于中心对称的具有两个透明窗口的吸收谱线，此特征可以应用于减慢两束不同频率的光在介质中的群速度；当两束耦合场失谐不为零时，我们得到两个透明窗口，此时一个透明窗比另一个透明窗口要窄得多，可以使光脉冲在介质中以更慢的速度传播。此实验结果证明了SGC效应的存在。b)我们在梯型原子系统中，通过耦合场耦合上面两个能级模拟出具有SGC效应的V型原子结构。我们在铷原子束中进行了实验，得到了中间峰很窄的共振荧光光谱。这一实验结果从原子辐射的角度直接证明了SGC效应的存在。此外，我们在同一实验系统中，讨论了附加的耦合场失谐对共振荧光光谱的影响。在失谐比较小时，共振荧光光谱呈现出七峰结构，并且中间峰线宽很窄；当失谐比较大时，共振荧光光谱呈现出五峰或三峰结构，并且荧光强度有所增加，此时我们观察不到中间峰线宽的变窄。最后我们用缀饰态理论对其进行了解释。