腔自旋电子学是由腔电动力学和传统磁学组成的新兴交叉学科,主要研究磁振子和谐振腔的耦合。磁振子和谐振腔内的微波光子具有长相干时间和高迁移率的特点,是量子信息传输中理想的信息载体。磁振子和谐振腔耦合形成了具有光子和自旋双重属性的混合态,这在量子信息处理和自旋电子学领域拥有潜在的应用价值。利用铁磁体具有高自旋密度的特点,人们在磁振子-谐振腔相干和耗散耦合、纳米级铁磁金属强耦合、耦合特殊点等方面取得了显著的研究进展。与铁磁材料相比,反铁磁材料具有更快的自旋动力学过程、对外磁场的扰动有更好的稳定性,可用于设计高速稳定的磁性存储器件。在反铁磁DyFeO3、Fe2Mo308和α-Fe2O3中人们对反铁磁磁振子与谐振腔耦合已有初步探索。反铁磁和谐振腔耦合目前存在的问题和困难:1.超高频反铁磁动力学加大了激发和探测难度,往往需要借助太赫兹测量技术和很大的外加磁场;2.自旋转向时反铁磁磁振子和谐振腔耦合还未研究;3.构造高频、稳定的高品质因子谐振腔存在技术上的困难。因此,在微波频段内探究反铁磁磁振子和谐振腔耦合有利于反铁磁腔自旋电子器件实现更广泛的应用。本文利用二维反铁磁氯化铬（CrCl3）晶体和高温超导微带谐振腔,在微波波段研究了自旋转向的反铁磁共振、反铁磁和谐振腔耦合、零磁场的磁振子和谐振腔耦合、磁振子-磁振子耦合。澄清了 CrCl3晶体的自旋动力学特征、反铁磁与谐振腔的耦合机制,提出了实现磁振子和谐振腔零场耦合、磁振子-磁振子间接耦合的新方法。我们的研究为发展自旋电子学器件和构建量子混合系统提供了理论基础和物理原型。本论文内容主要包含:（1）探究了反铁磁CrCl3晶体的自旋动力学特征。证实了CrCl3晶体中反铁磁共振的光学模和声学模可以选择性激发。当微波磁场与外加磁场具有旋转反对称性时可激发声学模,当微波磁场和外加磁场具有旋转对称性时可激发光学模。（2）探究了反铁磁CrCl3晶体中磁振子和谐振腔的耦合。通过改变CrCl3晶体在谐振腔上的空间位置实现了自旋转向时反铁磁共振的声学模、光学模和谐振腔耦合。揭示了反铁磁磁振子和谐振腔的耦合机制,预测了净磁矩和奈尔矢量共同参与了光学模和谐振腔耦合,只有净磁矩参与了声学模和谐振腔耦合。（3）在零磁场下实现了磁振子和谐振腔耦合。无外加磁场时,通过改变温度调控CrCl3晶体的反铁磁共振模式靠近腔模观察到了耦合模式色散的反交叉特征,证实了磁振子和谐振腔的耦合。通过分析磁振子和谐振腔的耗散和耦合强度证实了该耦合系统具有较高的协同性,表明了磁振子和谐振腔存在很高的能量交换效率。（4）借助微带传输线实现了磁振子-磁振子耦合。通过打破外加磁场与微波磁场之间的特殊对称性实现了 CrCl3晶体中光学模和声学模的间接耦合,分析证实耦合模式的强度增强和减弱是由光学模和声学模的磁振子同相位和反相位进动引起。此外,通过在相距厘米量级的两个CrCl3晶体上分别施加平行和垂直于微带传输线的磁场实现了光学模和声学模的远距离耦合。预测了改变两个CrCl3晶体的间距调节样品间的相位差,可实现光学模和声学模耦合由模式吸引到模式排斥的调控。