随着量子计算和量子信息技术的发展,越来越多的人开始关注对微观量子态的操作和调控问题。光子作为电磁场量子化的能量实体,与电磁环境没有直接的相互作用,已经成为量子信息载体的理想候选者。相比于其它有质量的微观粒子,光子在应用上具有速度快、容量大、抗干扰能力强和保密性好等优点。近些年,通过利用光子与物质之间的有效相互作用来实现对光子态的操控已经成为量子物理中的重要发展方向。研究表明,将量子发射器放入到受限空间中,光子与发射器之间的相互作用可以明显地增加,由此发展而来的腔电动力学和波导电动力学现在已经变成了量子光学中的两个重要分支。在波导电动力学中,光子可以沿着波导进行传播,根据量子力学原理,在波导中的光子会发生退相干现象。目前实验上已经实现了多种不同类型的高品质波导,例如光子晶体波导、超导传输线波导、纳米光纤、表面等离子体波导等,这为光子的长距离传输提供了良好的平台。在这些不同类型的波导系统中,耦合腔阵列波导由于其丰富的物理现象和能谱结构逐渐引起了人们的广泛关注。对耦合腔阵列系统中的光开关效应、动力学问题、束缚态问题、相干的量子输运问题等的研究不仅能够帮助人们了解和掌握这个系统中的量子性质,还能够帮助设计出在量子信息处理中所需要的量子器件和量子网络。在第一章中,我们简单介绍了光子的量子化发展过程和光子在受限波导中与量子发射器发生耦合的发展状况以及该系统的物理实现。在第二章中,我们研究了耦合腔波导与二能级量子发射器耦合的系统,分析了一维和二维耦合腔阵列中单光子态的相干输运问题。在第三章中,我们研究了一维耦合腔波导与三能级量子发射器耦合的系统,对其中的束缚态和自发辐射问题进行了计算和讨论。在第四章中,我们研究了一维耦合腔波导与量子发射器系综相耦合的系统,对其中的能级结构和单光子集体性动力学问题进行了分析和讨论。在第五章中,我们分析了一般玻色场与原子集合耦合的系统,对其中的束缚态和dark态在单光子集体性动力学中引起的囚禁效应进行了分析和讨论。在最后一章中,我们对全文的内容进行了总结,并且对接下来可能的工作做出一些展望。