原子与电磁场之间的相互作用是一个物理世界中无处不在的物理过程,其中腔量子电动力学(Quantum Electrodynamics,QED)以原子与谐振腔親合这一最简单的方式研究这种相互作用。自1946年Purcell发现原子的自发辐射率会受到周围环境影响的特性至今,腔QED发展迅速已经成为实现量子信息处理的重要途径之一。强耦合腔QED系统还可以产生多种量子资源,比如确定性的单光子源、双光子源,它们在量子信息处理科学中具有至关重要的地位。确定性单光子源的产生已经在中性原子、分子、离子、量子点以及各类色心中实现。但是量子计算和量子网络对单光子源要求很高。单光子源发射的光子必须不可分辨且具有较高的产生效率。强耦合腔QED系统在产生此类单光子源较自由空间耦合系统有明显的优势。此外,腔QED系统还可以利用光子-原子親合进行纠缠光子态的构造,例如W态和Greenb erger-Horne-Z eilinger(GHZ)态。随着冷原子操控技术的成熟,人们可以通过磁光阱和光学偶极阱实现对单个以及多个原子的俘获并可以将原子高效地转移到光学腔中。在中性原子和光学腔强親合的系统中,不仅可以产生单光子源和双光子源,还可以探索多原子的集体激发和集体辐射特性,这是强耦合系统研究的重要课题之一。本论文主要围绕光学腔与中性原子的强耦合完成了以下的具体工作:(1)采用电光强度调制器将连续光斩波成重复频率为4MHz、脉冲宽度为5ns的光脉冲,并通过透射型注入锁定的方法将斩波后的光脉冲注入到分布式反馈(Distributed Feedback Laser,DFB)激光器中。实验上通过测量注入锁定的范围,确立了失谐31.5GHz的大频差注入锁定点,并结合控温标准具的滤波作用,实现了纳秒脉冲光的输出,此时,脉冲光的消光比(ON/OFF ratio)相比于电光强度调制器直接斩波输出脉冲有显著的提高。(2)在多原子强耦合腔-QED系统中,利用脉冲宽度为5ns的强脉冲光在垂直于腔轴方向直接激发腔内原子,观测到激发原子辐射到腔中的光子并获得相应的激发光谱。我们发现当光场频率和原子跃迁能级共振时原子激发被抑制,在一定失谐时原子的激发率达到最大。我们通过建立三能级原子和光场相互作用的理论模型求解缀饰态原子的薛定谔方程,利用不同激发路径的干涉理论来解释强耦合腔-QED系统中原子的纳秒脉冲激发光谱。