腔光力学是近些年兴起的一个新领域,重点研究由腔场辐射压力诱导耦合物体的动力学行为而产生的一系列非经典效应。随着微纳技术的兴起,腔光力系统的物理实现成为可能,也因此成为一个重要的实验平台,从而引起了人们广泛的兴趣。腔光力系统在揭示宏观量子性质、弱力测量方面具有其独特的地位。本文以腔光力系统为研究对象,重点探索实现宏观振子的压缩猫态;利用机械振子对弱电磁场、弱力、微小质量的敏感性,研究微弱信号的量子测量问题。本文首先介绍了关于腔光力学的研究背景,综述了相关研究现状,阐述了研究目标,并对需要用到的基础概念与物理方法进行了介绍,如电磁场的量子化、Wigner函数相空间、量子探测、标准量子极限等,在此基础上开展了以下几方面的工作:（1）机械振子压缩猫态的研究自薛定谔猫态被提出以来,由于宏观物体的大量自由度和易于退相干,其量子特性很难被观测到。但随着腔光力学与微纳技术的发展,观测系统内宏观振子的量子特性成为可能。文章利用复合光力系统实现了振子的压缩猫态,系统是由两个可调耦合的光学腔分别与同一振子的一次、二次耦合构成的。通过调节参数,获得优化的压缩参数与平均声子数,最后在Wigner图像中表现出了可分辨且压缩方向不同的猫态。（2）双腔含时跃迁光力系统中的高灵敏度弱力测量在光力系统弱力探测的方案中,光力相互作用一方面感知被测信号,将其转变为光信号,另一方面光力相互作用也导致了反馈噪声,同时腔场涨落也会引起散粒噪声,两者互相竞争出现标准量子极限。由于对光力作用的正向需求,通常需要消除的是反馈噪声,因此有很多方案是为了降低或者规避反馈噪声,比如引入非线性、负质量、双频驱动以及相干噪声消除。文章提出了一个基于一次二次光力耦合与双腔含时调控耦合的光力系统,以此实现高灵敏度的弱力探测,同时分析了二次耦合对系统的重要性,并在实验可行的参数下可实现对附加噪声造成极大抑制。（3）调控腔场频率抑制热噪声的弱力测量在突破标准量子极限之后,振子的热噪声成为限制精密测量的主要障碍。目前很多弱力探测的方案集中在降低附加噪声方面,忽略了振子热噪声的影响。基于降低振子热噪声的目的,利用含时可调的腔场且振子与带电极板组成的电容光力系统,实现高灵敏度的弱力探测。腔场的含时调控便于获得量子非破坏测量的有效耦合,振子的带电极板等效为非线性项,对振子有压缩的效果,因此结合量子非破坏测量与压缩的特点,使得系统附加噪声得到了降低,同时振子热噪声也大幅减少,有效的提高了探测灵敏度。这些工作对腔光力系统的基础物理研究及其可能的弱力测量的应用,都具有理论意义。