石墨烯具有优异的光学、电学特性,因此它被广泛地应用于微纳米科学研究中,并可能被开发成多种光学、电子学产品。另一方面,石墨烯也具有极好的机械性能,是制备纳米机械振子的良好材料,因此基于石墨烯的纳米机电系统逐渐成为国际研究热点之一。此前的多项研究工作已经系统地研究了单个石墨机械振子的特性,个别工作研究了石墨烯机械振子的模式耦合问题,为开发精密测量和机械模式（声子模式）信息处理奠定了基础。为了更进一步地推动石墨烯机械振子在这些领域的应用,需要更加深入地研究机械模式的相干特性,本研究正基于该目标而开展工作。本研究设计和制备了串联石墨烯机械振子阵列样品,并采用光学干涉方法来测量其机械振动模式。利用这种样品,从几个方面进行了机械模式相干特性的研究:第一,在单个石墨烯机械振子中,可能存在多种机械振动模式,这些模式之间可通过参量过程来实现一阶和高阶的参量耦合,可能用于实现声子模式拉比振荡操控、声子频梳等。第二,串联石墨烯机械振子阵列中的每一个振子的谐振频率可被独立调节,因此可灵活地实现不同机械振子之间的共振耦合,包括近邻耦合、非近邻耦合与长程耦合都在本研究中得以实现,这种灵活可控的耦合结构有望为实现以声子为载体的信息储存与传递提供有力的平台。第三,根据石墨烯机械振子的相干耦合特性,研究了基于石墨烯机械振子的可调辐射热计,为石墨烯机械振子在精密测量领域的应用提供了基础。第四,通过参量下转换过程,本研究还实现了耦合石墨烯机械振子中的双模热噪声压缩态,证实了强耦合石墨烯机械振子之间的相关性,为实现宏观系统纠缠态提供了一个新的平台,且有望为高精度测量、声子信息处理和量子信息处理等领域提供新的技术支撑。