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量子光通信和量子信息处理是信息光子学发展的必然趋势,实现高效的固态量子光源和高速信息处理器件是迫切需要解决的关键问题。本论文主要依托于国家自然科学基金项目(批准号：61372037,60971068),面向单光子源与光量子信息处理器件应用,紧密围绕量子点与微腔耦合系统的光发射与非线性特性展开,主要内容及创新点如下：1、系统地研究了量子点-双模微腔耦合系统在两个腔模同时被激励的情况下的光发射特性。发现了系统在共振激发时的光子亚泊松分布特性,并采用超泊松分布光子与泊松分布光子的量子干涉理论分析了这一非传统光子阻塞效应。提出了调节模式激励强度之比优化光子亚泊松分布特性的机制。研究了系统参数对系统的光子亚泊松分布特性的影响。在实验可取的一般参数条件下,量子点-双模微腔耦合系统可以取得极强的亚泊松分布特性,其二阶相关函数可低至10-7,表明本系统可应用于完全纯净的单光子源。2、采用调控模式间激励强度之比优化系统亚泊松分布特性的机制,对量子点-微腔阵列耦合系统的光发射特性进行了系统研究。微腔阵列包含了三个耦合的单模微腔,位于中心的微腔与单个量子点耦合,位于两侧的空腔则同时受连续波激励。在共振激励下调节激励强度占比,优化腔内光子亚泊松分布特性,得到了比相同的参数条件下的量子点-双模微腔耦合系统低超过两个数量级的二阶相关函数。研究了总激励强度对腔内光子的二阶相关函数和光子数的影响,结果表明本系统易于实现高效率且高纯度的单光子源。3、研究了量子点-双模微腔强耦合系统在外部磁场作用下的偏振相关非线性响应。发现了系统在偏振特性与某一腔模相同的单脉冲激励下,由于外部磁场作用,激励脉冲相应的偏振模式光子的拉比振荡被与其偏振正交的光子所取代。研究了在具有一定时延的偏振正交的两个脉冲激励下系统的响应,结果表明后置脉冲相应的偏振光子的响应被抑制。提出了前置脉冲的偏振正交非线性响应与后置脉冲光子间发生相消干涉的物理机理。研究了系统在偏振正交的脉冲和连续波同时激励下的响应,结果表明正交脉冲输入抑制了连续波的光子响应,实现开关功能。4、基于磁场作用下系统在双脉冲激励时对后置脉冲响应的抑制效应,以本系统为基础设计了以前置脉冲为控制脉冲,具有一定时延的后置脉冲为信号脉冲,与后置脉冲偏振相同的光子响应为输出信号的光开关和全光受控非门。