半导体微腔中激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚,是一个新兴的热门研究领域,衔接融合了激光物理、量子光学和固体物理等多门学科,被视作研究新物态规律、发现新奇量子现象、开发新型器件的理想平台,于2006年首次在二维半导体微腔结构中被实验证实。半导体微腔中激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚的光-物混合机制使其具有低阈值、近室温操控、强非线性和微纳固态化等物理特性,这些特性有利于实现集成化和器件化,使微腔激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚成为构建固态信息科学与技术的一个全新物理体系,在科学、信息、制造以及生活等方面有着难以估量的潜在应用前景。微腔激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚可以被视作一种液态光子的凝聚,兼具玻色爱因斯坦凝聚固有的强关联和超流特性以及强非线性导致的拓扑物性。充分利用微腔激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚的独特属性,我们主要围绕以下两个方面展开研究:第一,研究微腔激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚中拓扑物性的产生及其稳定性的调控,为开发和拓展其应用奠定物理基础;第二,将拓扑物性与光学相结合,以微腔激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚为平台探索微纳尺度光钟的构建,推动小功率可集成光钟的进展。本文在微腔激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚中提出了一种利用拓扑非线性的周期性振荡构建新型光钟的理论方案。利用非相干激光泵浦含有C形势阱的半导体微腔,集体激发的激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚会被束缚在势阱的有效圆环内产生环状凝聚。通过研究该体系中的动力学行为,我们发现系统可以产生三种不同的拓扑非线性图像:拓扑偶极模孤子、拓扑涡旋以及拓扑吸引子。其中拓扑吸引子对应于几个约瑟夫森涡旋围绕着中心涡旋做周期性振荡的物理图像。由于拓扑保护机制,该拓扑吸引子呈现出惊人的稳定性。由此提出将该体系应用于低功率激发的微纳尺度光钟方面的研究。我们发现,通过调控泵浦场的强度,光钟可以在两个不同的频率范围（20.16±0.14GHz和48.4±1.2GHz）内被连续调控。此外,由于涡旋的手性特征,本文中所研究的光钟也呈现出顺时针和逆时针两种简并的旋转模式。通过引入一束新的非相干调控激光,光钟可以在两个简并的旋转模式间任意转换。我们的工作不仅丰富了拓扑物性和非线性科学的研究成果,还有利于推动半导体微腔装置在光钟领域的应用,为固态信息领域的发展提供了一种可行的技术选择。尽管与目前国际上已经研究很多年的原子钟、光钟相比,激子极化激元光钟的研究还处于起步阶段,但是我们的方案具有微纳尺度、室温运行以及全光操控等其它体系无法比拟的优越性。随着研究的逐步深入,相信微腔激子极化激元玻色爱因斯坦凝聚能够成为理想的信息载体,不仅在光钟方面取得成功应用,而且在更广阔的信息科学与技术领域迸发出夺目的光芒。