腔量子电动力学主要研究光与原子在受限空间中的相互作用。随着人们对腔量子力学不断的了解与完善,腔量子电动力学系统越来越多地被应用到量子纠缠、量子态制备、量子通讯、量子测量等方面。随着激光冷却技术的发展,人们开始研究量子腔中冷原子的动力学。但是,冷原子对温度有着极为苛刻的要求,渐渐地,人们将注意力放在室温条件下的腔QED系统。室温条件下原子存在热运动,需要考虑原子的多普勒效应。随着研究的深入进行,人们找到了消除多普勒效应的方法。在此基础上结合磁致旋光效应,我们可以构造出全新的腔-量子电动力学系统,该系统不仅可以用于弱磁探测还能够用于超窄光学滤波器等。文章主要介绍了基于两种不同机制的腔-原子系统。第一种机制是腔电磁感应透明(EIT)机制,第二种机制是主动拉曼增益(ARG)机制。在EIT机制下研究了五能级原子与腔的耦合。控制场与驱动场的加入使得体系存在两个透明通道,这两个通道中的法拉第旋转角能够用来进行弱磁探测。在室温环境下采用单光子测量法与多光子法来获得较高的灵敏度。采用单光子测量时,两个透明通道所获得的灵敏度可以达到3.8nT/(?)和6.4nT/(?);采用多光子测量时,灵敏度可以达到76.7 fT/(?)和256.1 fT/(?)。与冷原子技术条件下的弱磁探测相比,这一发现将会使得室温条件下的弱磁探测获得更为广阔的应用前景。然而,EIT机制本身存在着不可避免的缺点,如EIT系统并不能够将介质对光场的吸收完全消除,而且在室温环境条件下探测场会出现明显的衰减与失真现象,在慢光传输过程中极有可能导致光学响应速度变慢等,这些缺点限制了 EIT系统的潜在应用。由于ARG机制可以避免这些缺陷,所以,我们基于ARG机制研究了三能级原子与腔耦合系统在室温条件下的一些特殊现象。在这样的条件下,腔的透射谱线比EIT机制条件下的谱线线宽还要窄,而且腔的透射比率大于1,这就意味着探测光获得了极大的放大,消除了介质对探测光的共振吸收,消除了由此造成的对探测光的损耗,避免了多普勒效应的影响。在ARG机制下大的透射还补偿了法拉第旋转角小这一缺点,不仅如此,我们还可以通过调节控制场的拉比频率,物理量g(?)来调节系统的某些物理量来获得我们想要的结果。正是主动拉曼增益介质有着如此多的优势,该机制才受到了越来越多科学家的青睐,在一些研究领域中获得了较完美的结果,例如在对孤子传播的研究中主动拉曼增益效应可以对其产生极大的影响;在主动拉曼增益介质中实现了光学双稳态,光学多稳态;还能够通过拉曼增益来调节光脉冲的自陡峭效应;利用主动拉曼增益获得极大的克尔非线性效应等等,不仅如此,ARG体系在某些弱光探测中发挥了极大的作用。主动拉曼增益体系的非线性效应越来越多的被应用到光量子存储、全量子计算、弱光快光孤子、超快光孤子、非线性光学器件等各个领域。