得益于纳米技术和半导体工艺的发展,机械元件可以被加工到对环境影响超敏感的微纳米尺寸;而腔―量子电动力学和原子物理学已经对光与物质之间的相互作用规律具有了深入的认识;结合了以上两方面的腔光力学系统为光和超灵敏的机械元件之间提供了有效的耦合,同时也成为观察和控制机械运动量子态的重要平台。因为力学元件和光腔的实现形式不同,腔光力学系统具有多种不同的实现形式,比如法布里―珀罗腔,回音壁腔,微环腔,光晶格腔,薄膜,纳米线,光学悬浮粒子,冷原子,超导电路等等。在这些实现形式中,由光学悬浮纳米球构成的腔光力学系统具其自身的特点。由于纳米球被封闭在光腔内并且和其它部分没有机械接触,这样纳米球便具有极高的力学品质因子和较长的相干时间。这些特点让纳米球在极敏感测量和基础理论的测试方面具有明显优势。同时因纳米球所处的光腔温度远低于光腔外环境的温度,所以对于纳米球的基态冷却等操作可以直接从室温开始而不需要对整个实验装置进行预冷却。在上述原因的推动下,近些年来关于纳米球光力性质的研究受到了极大的关注。本文主要是对单个纳米球单个光腔所构成的光力学系统进行扩展,研究了单纳米球与耦合腔混合光力系统的腔光力冷却和纠缠性质进行研究,以及耦合纳米球与单腔所构成系统的两体质心腔光力冷却。我们首先回顾了光力研究的历史,介绍了最一般光力系统及其性质研究。接着论证了单个纳米球单个光腔构成的光力学系统与一般光力系统的等价性,同时也介绍这种系统的特点和光力性质。通过微扰方法求解悬浮纳米球满足的电动力学方程发现,尺寸远小于囚禁驻波波长的纳米球可看作点偶极子,其在驻波波腹附近的运动等价于谐振子。悬浮纳米球系统中噪声的研究表明,纳米球所受最重要的噪声影响来自于与光子碰撞后的动量反冲,而这种影响会随着纳米球尺寸的减小而减弱。根据边带冷却理论,在微扰近似下,可以通过调节实验参数来实现作为机械振子的纳米球的基态冷却,冷却极限分析表明:只有满足可分辨边带极限的系统才能实现纳米球的基态冷却。这对于频率较低的纳米球是极为严苛的。在这种光力系统中还可以实现量子态的转移。这种系统的基础性和可扩展性成为我们工作的出发点。为突破单腔纳米球系统中基态冷却对于纳米球频率的限制,我们提出耦合腔模型。通过能级结构的分析发现,高品质因子辅助光腔的加入使体系的能级跃迁出现类似三能级结构的特点,可以通过参数的调节来实现类似电磁诱导透明（EIT）的量子相干效应。相应的光力噪声谱的计算表明辅助腔会影响纳米球的光力响应,对纳米球的加热和冷却过程的对称性造成了破坏。利用这一特点可以抑制噪声对纳米球的加热过程,从而得到更低的冷却极限。在特定的参数下,最终稳态冷却极限的结果表明:在同样的光腔耗散下,耦合腔体系可以将实现基态冷却的纳米球的频率减低几个量级。为理解耦合腔系统冷却过程中反常现象和最终结果,我们推导了体系的有效动力学参数,结果表明由于纳米球与高品质辅助腔之间的非直接有效耦合将光力学腔中的光力系统从高度不可分辨区域带回可分辨区域。在有效动力学参数下,耦合腔光力体系动力学稳定性的计算结果证明,耦合腔系统相比于单腔系统具有更高的动力学稳定性。我们提出的耦合腔系统中可以产生纠缠的自由度组合较丰富,而且可能存在非直接耦合的纠缠,是研究混合光力学系统中纠缠的较好平台。通过线性化和运动方程的矩阵化后,我们用对数负性来计算系统中不同自由度之间的纠缠。结果表明,即使辅助腔场与纳米球之间没有直接的耦合,它们之间还是有很强的非直接纠缠。同时在一定的参数范围内,隧穿强度的增强会提高这种非直接的纠缠。考虑到光力系统中力学部分的扩展性,我们研究了单腔中耦合纳米球的质心冷却。为降低泵浦激光功率和得到更大的冷却率,我们采取双光场同时囚禁和冷却的办法。通过坐标变换的方法,将耦合纳米球的运动分解为独立的质心运动和相对运动。对于质心运动的冷却类似与单个纳米球的冷却。数值计算结果表明,质心冷却的冷却率受到两束光场相位差以及泵浦强度比值的影响,耦合纳米球的操控只有在纳米球之间的耦合强度远小于光力耦合强度时才是有效的。最后我们将对所做工作总结以及对未来工作进行展望。