人类社会的不断进步与科学技术的快速发展对高速度、高效率、高品质的信息处理与传输技术提出了越来越高的要求。由于目前主流的磁存储技术已不能满足日益增长的社会发展的需求,科学家们已经把目光转移到了光存储与处理技术。原因是光的传播速度很快并可携带巨大的信息量,被认为是最好的信息载体之一。基于电磁诱导透明(Electromagnetically induced transparency,简称EIT)的光存储与读取,是近年来光与量子信息处理原理与技术探索中一个倍受重视且十分活跃的前沿研究课题。EIT的基本原理是在多能级量子体系中,借助外加控制光场使体系的两个跃迁通道之间产生相消量子干涉效应,从而抑制共振光学介质中探测光场的吸收。利用EIT可改变介质的色散性质从而实现光脉冲的超慢传播,还可显著地增强体系克尔非线性光学效应。EIT的有关研究开拓了非线性光学研究的新领域,尤其是为弱光水平下的非线性光学效应研究及其应用开辟了新的研究方向,也为原子分子光子的精密操控、精密光谱与精密测量、光与量子信息的处理与传输等提供了崭新的技术手段。迄今为止,国内外已有不少单位开展了基于EIT的光存储研究且取得了不少成果,但这些研究都是关于线性光脉冲的存储于读取。由于EIT效应发生在光与量子发射体(原子、分子、量子点等)共振相互作用的体系中,伴随EIT效应会有很强的色散效应。色散效应会使传播、存储与读取过程中的光脉冲产生变形,导致光信息的丢失。如何实现光脉冲在EIT介质中的稳定传播及高效率高保真的存储与读取,是一个亟需解决的重要问题。本学位论文的主要目的是提出可行方案,用以实现基于EIT的高效率高保真光存储。研究的主要思路是利用EIT效应产生的克尔非线性增强平衡体系的色散效应,得到稳定传播的弱光超慢孤子,从而实现光脉冲在多能级体系中的高效率、高保真存储。本文的研究工作主要集中在以下两个方面：一.梯(ladder)型三能级冷原子系统中的弱光超慢孤子及其存储与读取研究。首先,基于描述光与原子共振相互作用的Maxwell-Bloch方程,利用奇异微扰理论导出探测光脉冲所满足的非线性包络方程。其次,从理论与和数值分析两个方面证明在非线性与色散效应平衡时,体系中可产生具有极低传播速度与极低产生功率的光孤子(弱光超慢孤子)。然后,从Maxwell-Bloch方程出发用龙格-库塔法研究了弱光超慢孤子的存储和读取过程。结果表明,在梯型三能级冷原子系统中可以实现弱光超慢孤子的存储与读取,而且这些光孤子的存储与读取具有很高的效率与保真度。最后,通过Maxwell-Bloch的理论分析,对弱光超慢孤子存储与读取的数值结果给出了简单的理论解释。所得研究结果对光与量子信息的存储等问题具有潜在的应用价值。二.提出利用双电磁诱导透明效应实现弱光超慢矢量孤子的存储和读取的理论方案。首先从三脚架(tri-pod)型四能级冷原子体系的Maxwell-Bloch方程出发,利用奇异微扰理论推导出探测光场的两个偏振分量所满足的非线性耦合包络方程组,得到该耦合非线性方程组的若干矢量光孤子的解。这些耦合光孤子不仅有超慢的、近乎相等的传播速度,而且具有极低的产生功率(弱光超慢矢量孤子)。然后,基于Maxwell-Bloch方程,利用龙格-库塔法研究了弱光超慢矢量孤子的存储和读取过程。研究表明,在Tri-pod型四能级冷原子系统中不仅可以实现弱光超慢孤子的存储与读取,而且这些矢量光孤子的存储与读取也可以具有很高的效率与保真度。最后,将以上两分量光存储的研究推广到(N+1)-pod型冷原子体系,研究了具有N个光场分量的组合弱光超慢孤子的存储与读取。结果证明,利用EIT产生的量子干涉效应,具有N个光场分量的组合弱光超慢孤子的存储与读取也是可能实现的。所得研究结果为实现两分量(比特)乃至多分量(多比特)光信息的高效率高保真存储提供了理论依据。本研究论文所阐述的理论研究成果不仅对于发展基于EIT的弱光非线性光学理论及深入探索有关物理效应,而且对于光与量子信息处理与传输的实际应用及开展有关实验研究等都有较为重要的参考价值和指导意义。