作为研究瞬态相干效应的理论基础，超短激光脉冲与二能级体系的相互作用一直是激光物理学经典而又有趣的问题。随着超短激光脉冲技术的发展，超短激光脉冲与介质的共振相互作用在理论与实验上都得到了广泛关注和深入研究。本文研究了半经典理论下光与二能级原子体系相互作用的Maxwell—bloch方程理论模型，以及光与三能级原子体系相互作用的经典理论，并做了一系列研究工作。包括建立了稳定收敛的MB方程数值解法；研究均匀展宽和非均匀展宽体系中的光脉冲面积演化规律；对光子回波的计算和控制，研究光子回波的产生机理和影响机制；对Leon的光操控光模型作了详细的推导工作；对暗态tripod能级系统的色散吸收关系曲线进行研究。 1.建立了新的用于求解非均匀展宽二能级体系M—B耦合方程的数值算法，可以用来分析非均匀展宽二能级体系下脉冲传输过程中Bloch矢及脉冲本身相关特性的演化，验证了忽略弛豫且共振条件下光脉冲的传播及面积的演化规律。通过与S—G方程的孤子解析解结果进行了比较，表明所建立的数值算法是收敛并高效可靠的。 2.用数值计算方法研究了激光超短脉冲分别作用在均匀展宽和非均匀展宽二能级体系中超短激光脉冲的面积演化规律和传播特性。计算结果表明，在均匀展宽二能级体系中，脉冲面积会在最接近输入脉冲面积2π偶数倍的值上振荡，并经过一定的传播距离后，台阶式跳跃到下一个偶数倍2π的值上振荡，分析了这种振荡和台阶跳跃的机制。在非均匀展宽二能级体系中，非均匀展宽线型的线宽对光脉冲的传播会产生的调制作用，当非均匀展宽的线宽超过某一阈值时，脉冲面积的演化与面积定理相符且介质中脉冲传播平稳，但非均匀展宽线宽减小时脉冲面积的演化逐渐变得复杂，且脉冲的传播也不再平稳定，并出现“拖尾”振荡，脉冲传播速度也受到线宽的调制。基于光与非均匀展宽二能级体系相互作用的相干瞬态效应，利用光子回波的量子记忆功能模拟了量子信息的中继，进一步研究了多脉冲与非均匀介质作用的光子回波，考察光子回波能量和弛豫过程时间、多脉冲间隔等参数的关系，通过模拟计算讨论利用光子回波实现多脉冲信息延时的可行方法。 3.研究了Leon的光操控光模型，利用光脉冲与均匀二能级体系相互作用的MB方程，通过两束相互正交的光脉冲（控制光和探测光）作用在介质体系中，利用双边界条件的控制光脉冲在介质中形成以驻波形式存在的定态振幅光栅，实现对探测光脉冲的操控。在Leon的工作基础上，对此模型做了详细的推导工作，并且建立了模型的数值解法。 4.在光与二能级体系的相干相互作用的理论基础上，对光与多能级原子体系的相干相互作用进行了初步研究。通过一个相干粒子束布居的暗态相干交叠态分别被嵌入到I型二能级、A型三能级和N型四能级原子系统中，一个探测光场分别对这些系统进行扫描，给出了这些扫描结果的一些理论分析，理论分析表明，不同初态下，暗态交叠态会使系统对探测光场形成不同的响应，它会改变系统对光场的色散关系，从而形成非常丰富的光学现象。在嵌入三能级系统里面，系统对光场的响应可以使吸收变成增益，从而可以调控光场的群速度；在嵌入四能级系统里面，它可以增强克尔效应，去克服双光子吸收的局限，从而使系统比传统的N型四能级系统展现出更丰富的非线性光学性质。