自从外延生长技术(MOCVD和MBD)诞生后,被称为“人造原子”的半导体量子阱就受到广大科研工作者的青睐。因为它具有类似于原子气的能带结构,可以将原子气中的相关研究成果引入到半导体量子阱中,另外作为固态材料的半导体量子阱系统也有其独特的优点如性能比较稳定﹑体积小且易于集成,这正是未来光电子器件发展所需要的。目前基于半导体量子阱中光学非效应的研究也有些报道,主要集中在非对称量子阱系统中,该系统可以通过轨道遂穿效应形成所需要的能带结构。在理论和实验上都取得了一些比较好的结果,如电磁诱导透明﹑无反转光放大﹑光速减慢﹑光开关等等。但是在对称型半导体多量子阱中光学非线性效应的研究还是比较少的,本论文主要研究的是周期性半导体多量子阱中激子能级之间的量子相干效应和应用以及布拉格型半导体多量子阱的研究,更具体的说是在半导体多量子阱中对电磁诱导透明﹑超慢光孤子﹑四波混频﹑光学增益和吸收可调做了理论研究,然后对布拉格型半导体多量子阱做了理论和实验研究。本论文的主要工作以下几个方面组成:　　(1)在半导体多量子阱中,利用激子能级形成了Λ﹑Ξ和V三种三能级结构。并用密度矩阵方程组和麦克斯韦方程分析了三个三能级结构中的电磁诱导透明,在相关参数下通过理论计算得到的结果和实验结论一致。　　(2)在半导体多量子阱中,研究(1)中形成的三种三能级结构在一束探测弱光和一束控制强光的条件下,超慢亮孤子和暗孤子的形成且亮孤子和暗孤子之间的转变可以通过相关参数调控。同时还分析了基于激子能级的双Ξ型四能级结构中光孤子对的形成。在适当的参数条件下我们可以得到超慢光孤子的群速度为~104ms-1。　　(3)在半导体多量子阱激子形成的双Ξ型四能级结构中,我们利用两束强的控制光和一束较弱的探测光形成三光子过程实现了高效四波混频效应。再用几率振幅方程组和麦克斯韦方程求出了探测场和产生地四波混频场的详细解析表达式。在该系统中,可以通过相关参数调节四波混频产生的效率,通过分析我们可以得到最大的四波混频效率约为50％。　　(4)在半导体多量子阱中,基于激子能级形成两种四能级结构即双Λ四能级系统和双Ξ型四能级系统。然后通过三光子过程与单光子过程形成的量子相干和干涉效应,讨论了系统中两弱光场的吸收﹑放大和色散特性。并且研究了相关参数对其特性的影响,我们发现可以利用相对相位对放大和吸收进行周期性调控,从理论上为相位调控光开关开辟了一条新的道路。通过对色散的研究我们发现,通过对相关参数的调节可以在半导体量子阱系统中实现光学色散补偿。　　(5)在布拉格型半导体多量子阱中,首先我们从理论上给出了近共振条件下光子带隙的公式,并分析了近共振条件下的能带结构图。其次,我们用MOCVD生长了不同周期的InAsP/InP布拉格型半导体多量子阱,并对生长的样品进行了相关测试,我们发现可以通过温度调控布拉格多量子阱的光子带隙。并提出了一种新型温度调控光存储器的机制。　　总之,本论文的研究不仅有助于对半导体多量子阱系统中量子相干效应在量子光学和量子信息方面应用的认识,而且对在半导体多量子阱中实现光信息的存储和提取、全光开关、慢光和色散补偿等全光器件的研发也有一定的指导作用。