研究了非共振耗散二能级双原子与双单模腔耦合系统发射光谱的性质。探讨了原子和腔场之间的失谐、腔场衰减率及原子失相对该系统发射光谱的影响。结果表明, 体系的腔场谱呈现出三重峰结构, 原子发射谱呈现出二重峰结构。非共振情况时, 腔场谱和原子发射谱的图像皆为非对称图像。在原子与腔场失谐时, 与共振情况相比, 峰位发生了明显的漂移, 且中峰明显增大。增大腔场与原子的失谐, 会引起边峰向低频段漂移, 并改变其光谱强度；增大原子与腔场的失谐, 可以使光谱整体向低频段漂移, 并改变其所有峰的光谱强度。随着腔场衰减率的增大, 共振情况下, 会导致边峰的强度减小；失谐情况下, 会导致所有峰的强度均减小。随着原子失相的增大, 共振或失谐情况下, 会使光谱所有峰的强度均减小。

基于典型的自旋-玻色模型,研究了具有类欧姆频谱的玻色场环境对量子参数估计精度的影响。原子受外场驱动时, 采用二阶含时量子主方程和超算符方法得到了N个独立原子系统量子Fisher 信息量的演化结果。计算结果表明:随着纠缠的原子数目增多,量子Fisher信息量增大, 量子Fisher 信息量的衰减也大大加快。在某些特征时间内,可以获得比标准量子 极限更好的测量精度。在频谱幂指数较大的超欧姆玻色环境中,量子纠缠态Fisher信息量的衰减可以在一定程度上被抑制。

应用量子主方程理论研究量子点-微腔耦合系统的激射性质.分别探索了不同类型的微腔耦合系统(“好的系统”、“中等系统”)在外加泵浦场的作用下表现出的激射现象. 分析比较了失谐大小及环境纯消相干对这两种微腔耦合系统的内部特性(光场分布、腔内光子数等)产生的影响.数值仿真表明：对于“好的系统”, 在失谐量不大的情况下, 引入适当的纯消相干有利于提高耦合系统的激射性能; 对于“中等系统”, 由于失谐条件下光子在腔内集聚困难, 因而很难达到激射, 但是通过引入适量的纯消相干可以对腔内光场分布和光子数产生剧烈调制作用. 该结果对于研究单量子点激光器, 以及探索光与物质相互作用等方面具有指导作用.

在全量子理论的背景下提出两个二能级原子分别与一单模腔场相互作用的系统模型，利用量子主方程和数值模拟计算等方法，研究该体系中腔场平均光子数、Mandels Q因子及二阶量子相关度在非稳态时的变化规律。此外，对体系中原子及腔场中光谱结构进行了分析。结果表明:减小腔场耗散系数，增大原子间耦合系数，体系量子特性愈加明显。体系光谱呈现出Mollow 三重峰结构，且原子辐射谱强度远大于腔场辐射谱强度。当原子跃迁频率与腔场跃迁频率为近共振时，Mollow峰值为三峰中最大值。此外，增大原子与腔场间耦合系数，可增大原子光谱的中峰强度；而增大腔场光谱的中峰强度，则需减小原子与腔场间耦合系数。

采用非相干泵浦、受激辐射和纯退相干的量子主方程研究了量子点腔耦合系统，得出腔与量子点发射光谱解析解.理论分析显示，在非谐振耦合系统中纯退相干能使腔发射谱产生明显的移位效应，从而可以解释“非谐振耦合腔有效发射”效应.为了进一步研究纯退相干在量子点腔耦合系统上的应用，引入了系统有效耦合率和单光子源效率，并通过比较有效耦合率与腔耗散定义出好腔与坏腔机制.选取两组依据实验数据作为参量，在共振与失谐时研究了纯退相干对系统有效耦合率和单光子源效率的影响.结果表明：纯退相干可提高失谐系统有效耦合率与单光子源效率，从而可能使坏腔转变为好腔；两组参量中有较大耦合效率一组在一定范围内满足好腔机制，其单光子源效率明显优于另一组.在非谐振耦合系统比较了好腔机制与坏腔机制的激光，好腔机制是实现单量子点激光的必要条件；由于非谐振耦合系统Fano因子无最大值出现，从而该系统可能无激光阈值.