为了将非线性效应强度的测量延伸到五阶非线性上，本文理论研究电磁诱导透明系统中的五阶非线性效应。研究结果表明，量子相干效应极大地增强电磁诱导透明系统的非线性效应，其中三阶互非线性的电极化率可以激发拉曼散射和四波混频，五阶互非线性的电极化率有两个完全不同的非线性吸收和色散，非线性吸收的五阶互非线性的电极化率可以激励四光子吸收，非线性增益的五阶互非线性可以激励超级拉曼散射，两者五阶互非线性的电极化率都可以激励六波混频。

研究了电磁感应透明介质中高阶非线性效应对光孤子传输的影响。采用半经典理论获得介质对光场的线性和非线性响应，基于介质特性利用波动理论推演出三-五阶非线性薛定谔方程。介质的线性非线性特性分别决定了群速度色散参量，三阶和五阶非线性系数。研究结果表明，该非线性介质既可以诱导亮孤子也可以诱导暗孤子，取决于群速度色散参量和三阶非线性系数。当前者为负同时后者为正时产生亮孤子，当两者均为负时产生暗孤子，二者可以通过载频与相应跃迁能级失谐的调节获得。与普通非线性薛定谔方程相比，三-五阶非线性薛定谔方程对亮孤子和暗孤子出现的参数和输入条件更加严格。

在理论上研究了电磁感应透明（EIT）介质的高阶非线性特性。引入一种区别于迭代法的新方法，该方法基于暗共振的分布情况，得到跃迁密度矩阵元的全解，在此基础上得到原子体系对探针光的各阶响应。研究结果表明，线性（一阶）极化率表现破坏性相干，非线性(三阶)极化率表现建设性相干；在各向同性介质中偶数阶次的非线性响应消失。进一步研究发现，五阶极化率和线性极化率一样呈现破坏性相干。研究结果为探索光波在EIT介质传输过程中高阶非线性对光波演化的影响提供了理论依据。该方法为研究高阶非线性效应提供了一种新的理论途径。

研究了在较强光低饱和限制下相干光场与N型四能级原子相互作用系统中原子的吸收性质。借助于数值计算,讨论了较强光失谐、探针光强、激发能级向低能级衰减的分配系数对原子吸收的影响。结果表明,抽运场失谐使原子吸收发生横向变化,信号场失谐使原子吸收发生纵向变化;探针光强影响非线性吸收,并通过它影响原子吸收,当探针光强远小于抽运和信号光强时,原子吸收与线性吸收一致,均表现为电磁感应透明特征,当信号光强增大,非线性吸收产生了增益,原子吸收也由透明变为增益;激发能级同时向两个低能级衰减,当对应探针光的原子衰减通道的衰减分配系数趋近零时,原子吸收随该系数变化非常强烈,当该分配系数等于零时,其增益在探针场共振处趋于无穷大。

对N型四能级原子与光场相互作用的原子相干效应进行了理论计算，讨论了能级衰减率、激光线宽以及基态间的驰豫对原子相干效应的影响。原子第四能级的衰减率、激光线宽以及基态间驰豫增大，原子相干性将会减弱。

讨论了N型四能级原子系统中的原子相干效应,与三能级原子系统相比,其原子相干效应既可导致电磁感应透明(EIT,Electromagnetically Induced Transparency)的产生,也可产生电磁感应吸收(EIA,Electromagnetically Induced Absorption)现象,取决于控制光的强度和第四个能级的衰变率的大小.