非线性光学是在激光问世以后，激光物理学的一个崭新分支学科。光与介质相互作用中，介质的非线性光学特性研究可以推动量子光学与激光物理等学科的发展，同时对于如量子信息科学等许多新兴与交叉学科的发展具有重要意义。将量子调控非线性光学特性研究从原子系统推广到半导体纳米微结构以及光子晶体不仅有助于理解半导体结构及光子晶体中的量子相干效应，而且为基于半导体微结构和光子晶体中相干效应的光学器件提供理论依据。　　 本论文主要就多能级原子系统、半导体量子阱结构以及半导体双量子点结构中的克尔非线性的量子调控进行深入研究，并对其可能的应用进行了简单的探讨，取得了一些具有一定创新性的研究结果。主要包括：　　 1.研究了三能级A型原子与一个单色探测场和一个三色控制场相互作用系统中，多个双光子通道间的干涉以及三色场中边频相对于中心频率部分的相对相位之和对电磁诱导透明以及自相位调制Kerr非线性的相干调控效应。结果发现在适当选择三色控制场各成分间失谐的条件下，多个双光子通道间干涉诱导多个透明窗口出现，同时在多个窗口内出现增强的自相位调制Kerr非线性。而且，通过调控三色控制场边频相对中心频率的相对相位之和，可改变透明窗口的位置，并在改变了的窗口内得到增强的自相位调制Kerr非线性。　　 2.探讨了三能级A型原子系统中运用边频场控制布局反转的特性。相对于频差接近于零的近单色场情形，增加三色场边频相对与中心频率成分的失谐，激发态与基态之间的布局反转可以在更宽的边频拉比频率范围内得到。并且边频场相对于中心场的相对相位之和也可以控制布局反转。调控和相位从0到π，激发态与基态之间的布局反转也将在更宽的边频拉比频率范围内得到。同时，在该范围内系统的布局反转特性得到增强。　　 3.研究了与单色探测场和控制场相互作用构成双光子共振的A型原子系统中的，通过在任一跃迁上考虑边频场效应，引起两个双光子通道间干涉，破坏已有的电磁诱导透明，实现双稳。通过增强边频场耦合强度，可以实现双稳到三稳的变换。与此同时增强原有控制场强度，将使得三稳阈值明显降低。在两个跃迁上同时考虑边频场耦合，四稳也将出现。并且同时增加两边频强度将引起四稳到五稳的转换，同时阈值明显减小。　　 4.基于隧穿诱导透明，研究了非对称AlGaAs/GaAs双量子阱结构中共振隧穿对交叉相位调制的量子调控效应。研究结果表明该结构中共振隧穿对交叉相位调制表现为干涉增强，并结合隧穿诱导透明，可实现弱吸收的大交叉相位调制。在信号场与探测场群速度匹配的条件下，对应该交叉相位调制可以实现单光子水平下的π相移。该结果不仅在全光开关而且在实现量子逻辑门方面都有潜在应用。　　 5.探讨了运用电压调控代替强的驱动场，在不对称双量子点系统中实现增强的自Kerr非线性光学特性。通过合理调节隧穿电压和相关失谐，伴随被抑制的线性吸收和非线性吸收，在透明点附近得到巨增强的自Kerr非线性。解析解表明，电压隧穿诱导透明以及电压隧穿对三阶效应的干涉增强是该巨自Kerr非线性产生的必不可少的因素。