真空光镊是一种近几年来得到很大关注并正在成为研究热点的光机械体系。相较于其它光机械体系,真空光镊具有超高位置探测灵敏度,与环境无机械接触,从飞克到纳克的可选有效质量范围,额外的旋转自由度和丰富的控制手段等优势。在精密测量方面,利用真空光镊可以构建仄牛级的极弱力探测器,亚飞克级的纳米颗粒质量探测器,微伽级的加速度计等超灵敏探测器。在物理学研究方面,真空光镊被用于宏观量子现象,微观热力学,超高速转子,近距力学现象等的研究。由于真空光镊的功能化离不开对光捕获纳米颗粒运动状态的控制,光动量反馈控制,参数反馈控制,腔冷却等控制技术是现阶段真空光镊的研究重点。弄清楚真空光镊控制方案的物理原理,提高真空光镊控制的效率与极限,拓展真空光镊控制的方式与功能,是真空光镊反馈控制的主要研究方向,也是本论文的研究重点。围绕该方向,本论文具体的研究内容和取得的进展包括:1.构建了一套基于单光束捕获的真空光镊实验系统。能实现对直径150纳米左右二氧化硅小球的真空光捕获。稳定捕获真空度达到10-7mbar,颗粒位置探测灵敏度达到皮米级别。可以通过控制光强的方式控制光捕获纳米颗粒的运动状态。2.利用道威棱镜实现光捕获颗粒的三维位置测量。研究了道威棱镜在真空光镊位置探测中的作用,简化了位置测量装置。3.提出利用方波调制实现真空光捕获颗粒参数反馈控制的实验方案。从理论上分析了该控制方案的性能和特点。利用FPGA实现了方波反馈控制的算法和实验装置并在真空光镊实验装置上进行了验证。分析了方波参数反馈冷却的实验现象,实现了 10mK的最低冷却温度。4.利用光捕获颗粒的非线性运动特性和紧聚焦光场分布特性,实现了利用实际光镊系统的非线性频移来完成的真空光镊校准。利用参数反馈控制原理提出反馈幅值锁定方案并在真空光镊实验中实现。利用反馈幅值锁定在实验中实现了对非线性频移的测量、真空光镊的校准。校准系数的系统误差约为1%,幅值锁定的误差可以控制在0.5%以内。利用校准结果实现了光悬浮纳米颗粒的质量与密度测量。