光与物质的相互作用一直以来都是物理研究的重点领域。无论是在理论还是在实验上,相关领域的创新和突破都层出不穷。在以前的实验中,和光相互作用的物体一般为厘米到毫米的量级。近些年,由于纳米技术的发展,各种各样纳米尺度的下的结构如量子点、金属纳米颗粒、半导体纳米线和微型光腔在实验中被制备出来。这就使在微米甚至纳米尺度下光与物质相互作用研究成为了可能。光学领域的一个重要方向就是光机械系统。纳米尺度下的光机械系统如单量子点-纳米机械振子耦合系统、量子点与光子晶体的耦合系统、DNA-量子点耦合系统和量子点-自旋耦合系统被相继提出。虽然光机械系统的种类有很多,但是由于腔光机械系统所具有的超高品质因子、超大振动频率、超轻质量尤其是制备过程较为方便等特性,使得其成为光力学领域的研究热点。在本文中,我们主要研究回音壁模腔光力系统。基于光学pump-probe技术,我们提出了一种全光探测回音壁腔光力系统相干光学特性的方法并研究了其在质量探测中的应用。在第一章中,我们简要介绍了光机械系统的概念和发展历史,介绍了不同种类的腔光力系统及其研究进展。而后,我们着重介绍了腔光力系统的光学特性。在泵浦光的驱动下,通过调制泵浦光的频率和功率,腔光力系统可以实现光力学诱导透明以及在特定频率下的光信号吸收及放大。利用腔光力系统的这种特性,我们可以得到机械振子的频率。由此,腔光力系统将可以用作微型质量传感器。在第二章中,我们研究了腔光力系统的二阶光力学耦合效应对其信号光光谱的影响。近期的研究表明,腔光力系统具有较强的二阶光力学耦合效应。我们的结果表明了非线性光力学耦合会对系统的光学双稳态过程造成比较大的影响。我们比较了考虑和未考虑非线性耦合项的信号光透射谱,并且发现了放射和吸收峰的一个频率位移。这就说明了光力系统的能级被非线性耦合项所修饰。基于这种现象,我们提出了一种测量系统的二阶光力学耦合系数的方法。在第三章中,我们分别提出了基于单个回音壁模式腔和基于双腔耦合模式的质量探测方案。经典的看,将纳米颗粒放到回音壁腔的表面时会对环形微腔的机械振动频率产生影响。在回音壁腔光力系统中测量出这个频率位移即可推算出纳米颗粒的质量。通过比较这两种不同的方案,我们发现当一个光腔耦合到回音壁腔的时候,会对回音壁腔的光场产生影响并增加系统探测的灵敏度。这将使腔光力系统在不改变光腔的制作工艺情况下取得更好的应用。第四章是本文的总结和展望。