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非线性光学发展早期，人们发现光场与介质发生共振时，较弱的入射光也能获得强非线性效应，但介质对光场有强烈的吸收。因此只能利用强激光与介质的非共振相互作用来实现较强的非线性效应。直到相干共振原子介质[电磁感应透明(electromagnetically induced transparency，简称EIT)和主动拉曼增益(activeRamangain，简称ARG)体系]的提出，才解决了共振与吸收这对矛盾。EIT系统能够抑制介质对光的共振吸收。与EIT系统有所不同的是，ARG系统却对光有增益作用。通过这两种机制，不仅可避免吸收，而且可在弱光条件下实现强非线性效应。 基于上述优点，本文利用近几年发展的共振非线性光学多重尺度理论和数值模拟方法对相干原子介质中弱光非线性光学效应的一些物理特性进行深入研究。我们不仅研究该体系中孤子与涡旋的特性，而且借助该体系构造了parity-time(PT)对称模型，并研究了PT对称模型的线性和非线性特性。本文的工作主要包括: 1.研究五能级M-型ARG系统中孤子和涡旋的特性。我们从原子气体与光场相互作用的基本理论出发，首先推得五能级ARG系统的Maxwell-Bloch方程;接着利用多重尺度法将模型化简成一个(2+1)维的Ginzburg-Landau方程;然后，通过系统的能级失谐量、脉冲宽度、光束束腰、控制场强度、原子数密度等可调参数，给出实现各个维度以及调节非线性、色散、衍射等效应强弱的方案，并通过数值方法求得多种形式的2维空间孤子和涡旋;最后分析孤子和涡旋的稳定性，给出系统中多种稳定的空间孤子和涡旋。 2.基于EIT系统实现PT对称模型并讨论该模型的线性与非线性特性。该系统由一个N型四能级的EIT系统与一束大失谐激光场构成，外势由辅助场与大失谐激光场提供。我们在该系统中获得了探测场包络所满足的非线性薛定谔方程，包括克尔非线性项、衍射项以及辅助场和大失谐激光场产生的PT对称外势，其中，非线性系数和PT对称势可通过失谐量、场强等系统参数调节。我们求得了体系的线性本征谱和各种孤子，并对孤子稳定性作了分析。