近年来,非线性光学特性的研究已经成为国际光学学术界的前沿研究课题之一。非线性光学特性在激光物理学和量子光学等学科中被广泛研究。光学双稳态现象以及多稳态现象作为非线性光学中的一个比较热门的领域,在最近几十年里也深受广大研究者的关注。通过围绕光与原子介质的相互作用,许多研究者对非线性特性进行了大量的研究,取得了许多重要的成果。例如增强非线性介质的克尔非线性、电磁感应透明、自发辐射相干以及光学双稳态现象等等。随着研究的深入开展,光学双稳态现象在不同介质及材料中被不断的发现。本文运用量子相干效应在单向环形腔中研究了三脚架形四能级原子系统的光学双稳特性。本文主要内容包括以下几个方面：1.本章介绍了光学双稳的研究现状以及其研究背景。主要描述了基于原子介质与光相互作用下,光学双稳态的概念、产生光学双稳态的物理机制、光学双稳态的半经典理论以及光学双稳态的研究动态,并提出了本论文的研究问题及解决方案。2.介绍了本论文所涉及到的理论研究基础和所用到的自发辐射相干(SGC)效应,如量子系统中描述光与原子相互作用的三种绘景(即：薛定谔绘景和海森堡绘景以及相互作用绘景)、光与原子介质相互作用的半经典理论、处理光与原子介质相互作用的两种方法(几率振幅法以及密度矩阵法),光在介质中的传播规律。最后介绍了自发辐射相干效应的研究历史以及自发辐射相干的基本原理。在V型三能级原子系统中给出了自发辐射相干效应的基本原理,得到SGC效应存在的条件：一、两个相邻能级之间的能量间隔要足够小,即近简并；二、两个跃迁偶极矩方向不可以正交。并对SGC存在时V型、Λ型以及梯形三能级原子系统的密度矩阵方程进行了推导。3.在四能级原子系统中考虑自发辐射相干效应,进而在该四能级原子系统中研究得到了光学双稳态现象。研究表明,通过调整自发辐射相干强度可以控制光学双稳态的产生和消失,并且影响了光学双稳态的闽值大小。研究还表明,当自发辐射相干效应存在时,通过调整相对相位可以使得光学双稳态现象与多稳态现象进行转变,以及其他各个参数对光学双稳态有着一定的影响。