腔光力学主要探讨了光场(微波场)与纳米机械(微机械)系统的相互作用。目前这一领域的很多实验都表明光力相互作用能够通过辐射压力来调控,例如机械运动的光学测量、机械运动的相干放大和冷却、非线性动力学、多模光力学等,这些为未来进一步的腔量子光力学实验提供了参考。腔光力系统有着非常明显的优点,例如系统的光学模式体积小、品质因子高,机械振动品质因子高等,且随着现代微纳工艺的发展,使得基于光学微腔的相关研究的实验精度以及操控水平大大提高,吸引着越来越多的学者注意到相关方面的研究工作。目前,腔光力系统已经在众多领域中成为了一个非常重要的研究课题。腔光力学方面的研究内容主要是基于光学微腔超高品质因子以及微米甚至纳米量级的模式体积来显著增强光腔模式与振子间相互作用强度的特性,来实现对机械振动或者光场的相干调控,例如制备光场与振子、光场与光场、振子与振子之间的纠缠态等。目前,薄膜腔光力系统受到了广泛的关注,在薄膜腔光力系统中光和机械自由度是通过辐射压力耦合。它提供了在操控光和物质的量子态方面、探测量子和经典力学的边界方面的一个非常有前景的蓝图。已有理论研究表明,由微机械振子与光学腔构成的光机械系统能够产生压缩光、纠缠光以及机械振子的叠加态,实现机械振子系统的量子非破坏性测量。但要实现这些目标需要光学腔的品质因子非常高且具有非常灵敏的机械振子。高的品质因子是为了降低光场与环境的耦合,减少光的损耗;灵敏的机械振子是为了增加每个入射光子的光机械耦合作用的概率。但是,普通的光力系统很难在一个光学腔中同时具有高品质因子的镜子和高品质因子的微机械振荡器。而对于氮化硅机械薄膜振子,其振动频率频域广,易于与其他量子系统集成,如与光学腔和微波腔中的量子点集成等。此外,机械薄膜具有高的品质因子,而且不会大幅度降低光腔的品质因子。目前市场上的氮化硅薄膜是低应力膜,它对可见光、X射线和电子是透明的。由于尺寸小、表面光滑、化学惰性等特点,它们具有显著的抗静态负荷的性质,同时它们还具有动态的机械性质和近红外的光学性质。本文的研究就是基于氮化硅机械薄膜腔光力系统,分别在光腔中放置三层机械薄膜和两层机械薄膜,研究光力相互作用的调控和机械模振动纠缠态的制备。在本文的第一部分中,我们采用的是放置了三层机械薄膜的腔光力系统。光腔整体长度为4L,三层薄膜分别在-L,0,L附近振动。根据这类多层散射介质的模型,利用传输矩阵的方法将其等效为有效的单层散射介质,并计算出等效单层介质的折射和透射系数。在系统达到共振透射的情况下即透射率最大时求解出了系统的色散关系的表达式。接着基于求解的表达式,对系统的色散关系做了深入的研究。第一步,在平衡位置给出了表达式的数值解,并作图分析,得出了以下结论:由于三机械薄膜对腔模的反射和透射导致系统的本征模式分裂为一组4个的模式能级,并且由于子模式之间的耦合,能级之间出现了避免交叉效应。第二步,在不考虑机械振子运动时求出了系统平衡位置的4组本征模式。接着利用微扰理论,分别从腔场模式与质心运动模式的耦合情况及腔场模式与相对运动模式的耦合情况进行了进一步分析。我们得出:在机械薄膜运动平衡位置Q0和q0附近,四个本征模式能够与集合运动Q产生二次耦合相互作用。而集合运动q可以通过驱动不同的本征模式,既可实现与腔场的线性耦合,也能实现二次耦合。当然,通过调整机械薄膜的平衡位置,也可进一步操控光学模式与机械模式的相互作用。在本文的第二部分中,我们探讨了在双机械薄膜腔光力系统中制备机械模振动纠缠态。鉴于量子纠缠是量子信息领域非常核心的资源,纠缠态的制备对研究量子信息的传递、编码、计算等都具有重要的价值,如量子隐形传态、量子密集编码、量子密钥分配都与纠缠态息息相关。所以目前有许多方案来实现振动纠缠态的制备,例如通过注入纠缠光源来实现机械振子的纠缠,还可以利用光场调控振子间非简并参量相互作用来实现机械振子间的纠缠等。此外,纠缠还可以通过线性混合位置和动量压缩源得到,本文我们就讨论利用机械振子内秉的Duffing非线性特性实现机械振动的压缩,然后在腔模与机械振动模式的弱耦合近似条件下,实现振子之间的线性混合相互作用,这样便产生机械振子系统纠缠,并依据双模高斯纠缠态的判断标准来分析振子间的纠缠。