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量子点-纳米微腔耦合系统,一方面纳米量级受限下具有独特的光学特性,另一方面具有高集成度、高效、易调控等优势,近年来成为量子信息研究领域的热点。本论文主要依托于国家863计划(批准号：2009AA03Z405)和国家自然科学基金(批准号：60971068,61275201,61372037),紧密围绕量子点-腔耦合系统的量子态调控与光学特性展开,主要内容和创新点如下：1)双激子量子点的双光子发射特性研究。采用声子辅助方法研究双激子量子点的稳态荧光谱特性,证明声子破坏发射峰强度的对称性,与已报导的实验结果相吻合,而对光子数的影响较小；计算脉冲激发下的时域动态变化,发现量子点的四能级结构导致光子数振荡峰的宽度增加；随着脉宽的增加,最大光子数将会先增加后减少,并进一步分析脉冲序列激发及系统在光开关上的应用。2)多量子点系统的动态特性研究。利用蒙特卡洛波函数法研究脉冲激发下多个量子点协同作用对系统光子数的影响,发现时域上光子数的振荡频率随着量子点个数的增加而增加,但增加的幅度越来越小,并分析微腔驱动和量子点驱动下光子数变化的异同。结合运动方程和量子回归定理计算时间依赖的荧光谱,研究了长／短脉冲两种激发方式下双量子点与单量子点的光学特性,表明非相干激发下脉宽只影响荧光谱的过程,而不改变最终的稳态,而相干激发下脉冲宽度不仅影响荧光谱的过程,同时也改变最终的稳态。3)耦合双量子点的单光子发射特性研究。在腔量子电动力学框架下研究双量子点之间的相互作用对系统光子统计特性的影响,发现当双量子点之间存在直接耦合时在特定失谐激光频率下能够得到较强的光子亚泊松分布特性,并且在量子点-腔系统强耦合和弱耦合区域均能实现单光子发射；研究腔场光子态产生概率,发现量子点之间的耦合破坏了这个概率关于激光频率的对称性；并证明不相同量子点的非理想条件下也能在较大的差异范围内实现单光子发射。4)量子点-表面等离子体系统的自旋态研究。基于量子点-金属介质界面混合系统,利用金属介电常数Drude模型得到数学上等价的Jaynes-Cummings模型,从而研究量子点与表面等离子体的相互作用。利用沿垂直和平行方向偶极矩与金属层耦合强度的不同来加快自旋态从初态到终态的转换,在连续波和脉冲激发下均实现了快速(lns左右)、高保真度(99.5%)的自旋态初始化,并研究系统外部和内部参数对自旋态制备的影响,发现量子点与金属层之间距离起主要作用。5)量子点-金属微环对系统的研究。结合有限元方法和量子主方程方法,通过拟合吸收截面得到量子点-金属微环对的腔量子电动力学框架描述,并进一步考虑激光强度对荧光谱的影响以及激发强度的增加导致的量子点饱和效应。