光与物质作用的非线性效应是实现信息科学领域众多光电子器件的物理基础，而半导体的光学非线性特性因为其潜在的高光学非线性系数和超快的响应速度，正吸引着世界范围内广泛的研究兴趣。半导体的光学非线性效应可分为两类：一类是以半导体中载流子的非线性动态过程为基础，另一类则以光与半导体相干作用为基础。基于第一类半导体非线性效应实现的光开关，由于受到载流子寿命的限制，使得开关速度受到限制，一般不超过10GHz。基于第二类半导体相干非线性效应为基础的光开光，由于只受退相干条件的制约，响应速度可以超过THz。目前为止，虽然亚皮秒级的半导体非线性效应已经在试验中观测到了，并成功的应用在光开关器件中，然而，对半导体相干非线性效应的研究还不透彻，特别是对偏振相关的半导体相干非线性效应的物理机制研究还不清楚。　　 半导体四波混频是一种典型的相干非线性效应，该论文希望通过对半导体中这一典型的相干非线性效应进行研究，重点考察垂直偏振激发半导体四波混频效应，揭示光与半导体非线性相干作用过程中光“偏振信息”的传递、存储、交换、耗散等物理机制，建立包括光偏振态的光与半导体非线性全相干作用的研究模型。该项研究的创新之处在于，我们严格考察半导体电子波方程各分量的自旋状态、确切的方位性与光激发跃迁矩阵元的偏振特性、半导体偏振光激发初态与末态的确切关联性的基础上，直接利用Density-Matrix Formalism计算了“半导体四波混频”相应的运动方程。研究结果显示，如果计算中，相干项永远保持相干，理论上是无法观测到四波混频现象的出现的。严格考虑相干项亚皮秒级的相干时间，垂直偏振pump-probe与半导体相互作用的四波混频项将不再为0，从而导致实验中四波混频现象的出现。然而，该四波混频现象已经不再为传统意义上的四波混频项，前者为退相干效应的产物，而后者为完全相干效应的产物。