腔量子电动力学主要研究在微腔中光与物质的相互作用,是量子力学的一个重要部分。由于光与物质相互作用可提供光子与电子/激子的量子界面,从而进行能量与信息的交换,因此腔量子电动力学是量子信息的核心部分。半导体量子点是长寿命的固态量子光源,并且不需要复杂的固定方式就能够嵌入半导体材料。同时,光子晶体微腔具有高品质因子与小模式体积的优点,并且不同的光子晶体微腔能够通过光子晶体波导进行耦合。因此,光子晶体微腔-量子点系统是理想的固态量子信息载体,在实现片上集成的量子光学网络等方面有着广泛的应用前景。然而,由于腔-点系统的制备过程复杂,需要的加工精度较高,国内在这一领域的研究尚属空白。并且,目前国际上对于腔-点系统的研究,主要集中在量子点基态的单个激子上。通常量子点的基态波函数较小,与微腔的耦合可以用简单的偶极近似来分析。这样的系统耦合强度通常较小,只有一个光子参与耦合过程,并且由于固态系统的特性,腔-点系统难以调控。这些不足之处很大程度上限制了腔-点系统的进一步发展。通过数年的努力,我们成功制备出高品质因子的光子晶体微腔,并实现了微腔-量子点强耦合系统,填补国内在该领域的空白。光子晶体的制备需要电子束曝光、电感耦合等离子体刻蚀等先进工艺。曝光强度、刻蚀速度不仅受到设定参数影响,同时也与室内温度、腔体氛围等环境因素有关。因此,我们在每次制备时都优化参数,达到了较好的制备效果。同时,光子晶体的表征超出了普通光学显微镜的精度范围,需要使用电子显微镜才能观测。在不断的尝试和探索之后,我们熟练掌握了各种设备的使用,总结出参数的优化方法。我们最终成功制备出高品质光子晶体微腔,达到了国际水平,为实现微腔-量子点强耦合系统奠定了基础。此外,针对国际上研究集中于基态单激子的局限性,我们重点研究了了复杂体系下的腔-点系统。我们首先研究了微腔-双激子系统及其双光子过程。单个量子点即含有激子态与双激子态,可以作为双光子源。然而,由于量子点的双激子束缚能较大,往往远大于量子点与微腔的单光子耦合强度,因此微腔与双激子态之间的双光子耦合非常小。我们通过选取较大尺寸的量子点,减小了双激子束缚能,增大了微腔与量子点之间的耦合强度。最后,我们实现了单光子耦合强度约为双激子束缚能一半的微腔-双激子强耦合系统,观察并论证了其中的双光子拉比劈裂,将该系统由单光子过程推向多光子过程。除了微腔-双激子系统之外,我们首次提出并证实了微腔-量子点激发态耦合系统。量子点的激发态波函数扩展远大于基态,因此其与微腔的耦合处于非偶极近似下。因此,当磁场使得波函数收缩之时,微腔-量子点激发态的耦合强度会上升,这与之前基态的实验结果相反。通过磁场的调控,我们实现了210μeV的耦合强度,这是目前微腔-量子点系统的最大值。通过微腔-量子点激发态耦合系统,我们极大地提升了耦合强度和可控性,解决了之前微腔-量子点基态系统中的一些缺点,同时保留了长寿命与可集成性的优点。这些研究成果将在量子光学网络中起到重要的作用。