在多能级原子系统中,激光诱导的量子相干和干涉效应可以显著改变原子介质的光学特性(吸收、色散以及非线性),产生了许多新的光学现象,如电磁感应透明、无反转激光、相干粒子捕获、克尔非线性增强、光孤子等,在激光物理、量子光学、非线性光学、量子信息等领域有广泛应用。在无反转光放大、无吸收高折射率等物理过程中,非相干光扮演重要角色,影响着原子系统的粒子数布居及介质的相干性。本文在非相干泵浦辅助下,对量子相干介质中的光学双稳态现象、全光开关以及白光腔进行了研究,具体工作如下:1.在非相干泵浦辅助三能级∧型原子系统中提出了基于可控光学双稳态的全光开关和全光记忆方案。与传统∧型原子系统相比,非相干泵浦可以改变各个能级上的粒子数,从而使介质在低光强下实现克尔非线性增强,进而降低了光学双稳阈值。研究结果表明,通过改变非相干泵浦场或相干耦合场,双稳态的上下阈值及磁滞环的宽度能够得到有效调控。基于这样的特性,当改变非相干泵浦速率或耦合场强度时,我们可以在探测场输入保持不变的情况下完成系统输出在不同光学双稳曲线上的高态和低态之间的跃变。因此,通过对双稳曲线进行动态调控,我们利用简单的三能级原子实现了传统的全光开关以及具有记忆功能的全光开关。这个利用简单系统设计的全光开关及记忆方案在全光通信中有广阔的应用前景。2.通过引入一个外加的非相干泵浦场,在三能级V型系统中分析了光学双稳态的可控移动,并基于双稳态的可控性实现了全光开关和触发操作。该方案的基本原理与上一方案类似,都是利用非相干泵浦过程在抑制介质吸收的同时增强其非线性,进而在低光强下得到光学双稳态。模拟结果显示,利用不同的非相干泵浦或相干耦合场引起的介质非线性变化,我们能对光学双稳的上下阈值、形状以及位置进行操控。值得一提的是,在一定的探测场输入下,通过调节腔外光场(非相干场或相干场),系统输出可以在不同双稳曲线上的高态与低态之间进行跃变。基于这种性质,我们通过在泵浦场或耦合场中注入合适的脉冲序列(正脉冲或set和reset交替的脉冲序列)实现了全光稳态开关和全光触发开关。这种简单有效的全光开关和全光触发在光信息处理系统中有广泛的应用。3.基于非相干泵浦辅助开放多能级原子系统中的可调谐反常色散,提出了一种实现多频带白光腔的理论方案。在原子介质中,非相干泵浦场把系统外面的原子泵浦到系统内部,然后在控制场诱导产生的量子相消干涉作用下,出现了多个伴随反常色散的透明窗。结果表明,通过调节控制场可以使原子介质的反常色散引起的相位差在透明区间内正好补偿谐振腔中的相移,从而使得探测场可以在多个频率带与腔共振,这样我们就实现了多频带白光腔。此外,我们还发现,透射谱中宽频带的线宽与非相干泵浦场和原子密度有关。当我们用更多频率失谐不同的控制场耦合这个多能级原子系统时,可以在白光腔内获得更多宽频带。这种多频带白光腔在宽带光通信、高灵敏度探测、脉冲成形以及原子与粒子冷却等方面有着潜在的应用价值。