进入信息化时代以来,随着信息量的日益增加,人们对信息处理的要求愈来愈高。而传统的信息处理方法已渐渐接近物理的极限,需要寻求新信息处理方案及新的信息载体介质。半导体功能量子结构材料能通过弱光激发产生极强的非线性效应且电偶极矩大,电子数密度高,体积小,易于操作与集成化,成为新的信息载体介质候选之一。研究半导体功能量子结构材料的理论模型大多数是单量子点、单量子阱或未考虑耦合效应的多量子点和多量子阱下的半导体量子结构。这样处理,尽管理论得以简化,但一定程度上忽略了体系中的许多物理本质。基于此,本文考虑半导体量子结构中的耦合效应(如双量子点间的隧穿耦合效应、库伦耦合效应、偶极耦合效应等以及量子阱中纵波光学声子弛豫交叉耦合效应等等)对半导体量子结构中的非线性光学现象及其量子调控的影响。全文主要开展了以下几个方面的工作：1)考虑半导体单量子点中声子辅助跃迁耦合,研究了由基态-激子态-双激子态所组成的环形四能级结构中探测光和信号光的线性吸收特性和群速度。结果表明,声子辅助跃迁对半导体单量子点中吸收特性存在极大的影响。声子辅助跃迁强度的增加使得体系的吸收特性出现电磁诱导透明单窗口,且出现电磁感应透明双窗口与光学增益之间的相互转变；同时,随着声子辅助跃迁强度的增大,体系的色散特性出现由正常色散到反常色散的转变。2)考虑半导体量子点间隧穿耦合效应,研究半导体双量子点分子中的弱探测光的传播特性。线性情况下,由于点间隧穿和外部控制光的耦合调控,探测光的吸收性质将出现共振吸收、电磁感应透明单窗口及电磁感应透明双窗口的转变。此外,从反常色散到正常色散的开关效应可通过改变隧穿强度及光学控制场强度来实现。对于非线性情况,系统的光克尔非线性效应参数首先缓慢减小,然后随着控制场的增加而显著增强。此外,通过改变控制场可以调控体系中亮-暗两种光孤子的形成。3)四波混频(FWM),作为其中一种典型的非线性光学现象,因其在相干辐射的高效生成、光学图像放大、量子非线性光学和量子信息科学等方面具有广泛的应用前景,受到人们广泛关注。四波混频应用的一个主要问题在于其较低的转换效率,所以有必要去寻找新的高效四波混频的方案或方法。因此,本文基于导带子带间跃迁以及考虑在导带中键态与反键态之间的纵波光学声子弛豫交叉耦合效应的情况下的四能级半导体量子阱系统中的高效四波混频过程。发现不同于传统的被动光学介质,在基于电磁诱导透明效应的半导体量子阱系统中,探测光会以一个极慢的群速度传播,这大大增加了探测光与量子阱体系相互作用的时间,从而增强四波混频转换效率。而纵波光学声子交叉耦合效应能够加强导带中的间接跃迁,从而导致四波混频场的转换效率进一步提高。与此同时,四波混频转换效率的峰值可通过单光子失谐来调控。