光子的动量会带来辐射压从而对物体有力的作用,这种光与机械振子之间力的相互作用,是光力学的主要研究课题。腔光力学在精密测量、量子信息、量子计算、纳米光子学等领域有广阔的应用前景,同时还提供了一条在宏观尺度上验证量子力学基本问题的崭新道路。通常腔光力学的系统主要考虑单一光场和单一机械振子模式的耦合,多模光力系统是指两个或两个以上光学或机械振动模式耦合的光力系统。相较于单一光场和单一机械振子模式耦合的系统,多模腔光力系统可以实现单模腔光力系统难以达到的条件,研究更多新奇的物理现象,如声子的纠缠、能量传递以及同步现象等。腔光力系统的特点之一是其内在的非线性效应,这为研究自组织同步现象提供了良好的平台。从引力波测量,到基于微机电系统的显微镜,对微小位移的精密测量一直是现代科学技术的重要课题之一。腔内光场与机械振子的相互作用提供了对微小位移测量的良好实验平台,同时也能通过光场的辐射压力来改变机械振子的运动状态。但精密测量的灵敏度受到经典光源散粒噪声极限的限制,可以通过量子光源来获得低于散粒噪声极限的测量。本文的主要工作如下:(1)搭建了双薄膜腔光力实验平台,并在该系统中研究了两个微纳薄膜的声子激光自组织同步现象。实验中实现了对两片薄膜运动状态的实时监测,这使得我们可以研究同步的瞬态动力学过程,并观测到了自组织同步中的相位锁定,以及薄膜同步后相位差随功率的变化。通过改变系统参数,可以控制薄膜同步后的频率,并且利用该系统的高可控性实现了声子的存储。在这个系统中我们研究了经典区域的声子激光的同步现象,也为量子区域的集体行为以及经典态到量子态的转化等提供了一个理想的平台。(2)基于放置单薄膜在光学谐振腔中的实验系统,通过在加热的铷泡中产生得量子关联光源来获得低于散粒噪声极限的测量。在相同光功率条件下与散粒噪声相比,在实验中实现了低于散粒噪声极限3 dB的信噪比,量子关联光源的压缩度达到了7 dB,测量灵敏度达到了200(?)。同时,利用两个参数相同的光学腔观测到了量子关联孪生光束上频率噪声的关联性,并且利用这种特性进一步减小了测量的噪声水平。实验中对精密测量中噪声的研究结果可以推广到其他相关的实验系统中,同时也为利用量子关联光源研究多模腔光力学中的关联、纠缠等提供了新的实验方案。