自1960年激光发明以来，激光与等离子体的相互作用就逐渐成为物理学中一个非常重要的研究领域。随着激光技术的发展，特别是啁啾脉冲放大(CPA)技术的发明，目前人们已经能够获得脉宽小于5fs，功率密度为1022W/cm2的超短超强激光脉冲。这种强度的激光与等离子体相互作用又激发了很多新的研究热点，比如高能量的电子、离子的产生，激光在等离子体中的长距离传输，激光驱动核反应等。这些研究在很多方面有着很重要的应用，例如医学治疗，成像诊断，台式中子源，以及惯性约束聚变等。在理论研究方面，由于等离子体中的电子在这种强度的激光作用下的运动是相对论运动，所以强激光与等离子体相互作用理论必须考虑各种相对论效应。本论文主要从理论和计算机模拟上研究了反相位交叉光对电子的加速，相对论性激光在低密度等离子体中的传输，以及超强激光对固体靶离子的加速问题。主要内容包括:　　 1.研究了反相位交叉光束对电子以及电子薄膜靶的加速过程。由于两束光相位相反，轴上的磁场、横向电场都相互抵消，而仅有的轴向电场类似尾波场一样对电子加速。电子在横向上没有动量和位移，所以电子能被多个激光脉冲对连续的捕捉而实现多级加速，在大约2mm的距离内获得GeV的能量。同时通过粒子模拟(PIC)还发现，交叉激光比同能量的单束激光能更加迅速的将靶中的电子加速到更高的能量，此时靶的密度还维持在一个比较高的水准。这种加速方式在某些应用中，比如产生X射线的飞镜，具有比较好的效果。　　 2.用解析方法研究了强激光脉冲在低密度等离子体以及预等离子体管道中的传输。发现在这两种情况下的自导引机制是完全不同的。当激光脉冲在均匀等离子体传输时自洽形成的电子空腔有足够陡峭的密度梯度时，激光脉冲能在其中实现稳定的自导引传输，且激光半径几乎没有变化。而在预等离子体通道中，激光的导引主要由光散射和聚焦平衡导致。管壁等离子体能降低局域的电介系数，进而能聚焦激光。计算结果表明光脉冲在均匀等离子体中自导引需要几十TW的功率，而在预等离子体中却能在TW量级就能实现。<中文标题>=　　 3.用PIC模拟研究了超强激光对微米量级的固体小靶直接加速的过程。激光通过辐射压力对电子加速，电子运动造成的电荷分离场加速后面的离子。当激光足够强时，辐射压力能和离子对电子的回复力基本平衡，电子离子一起向前运动，离子呈现比较好的单能性。由于离子间相互的库仑作用力得到抑制，等离子体能够维持在比较高的密度。我们利用这种加速方案下的高能离子轰击另一个静止的，尺寸相对比较大的靶。高能离子几乎都沉积在静止靶中，离子动能转化为系统的热能，中间高密度区域的平均能量大约在1.14MeV，非常有利于中子的产生。根据模拟结果可以估计中子的产额为107/shot，比用团簇的产额高了大约3个数量级。