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在超短超强激光与等离子体相互作用的过程中,位于临界密度附近的粒子通过各种吸收机制将能量沉积到背景等离子体,产生大量具有相对论性能量的高能粒子。无论是在惯性约束聚变,还是在X射线成像技术等实际应用研究中,这些高能粒子的产生、输运及能量沉积都具有重要的研究价值和意义。本文模拟研究在超短超强激光与高密度等离子体相互作用的背景下,在临界密度附近的粒子吸收激光能量,当粒子的能量达到一定值时会变成高能粒子,然后这些高能粒子从低密度等离子体区输运到高密度等离子体区的过程中与背景粒子发生库伦碰撞,可以把一部分能量转移成背景粒子的动能,能量沉积在了背景等离子体中。同时高能粒子束在输运时会激发等离子体波,通过集体效应(即等离子体振荡),会将一部分能量沉积在背景等离子体中。本论文围绕Reduced PIC/MCC算法及其数值模拟激光与高密度等离子体相互作用展开工作,主要内容为:1.对高能粒子的产生、输运和能量沉积的数值模拟模型进行了综述、对比和总结,通过比较阻止本领模型、Flokker-Planck模型、PIC/MCC模拟模型和Reduced PIC/MCC模拟模型,得出Reduced PIC/MCC模拟模型不但能完整准确地模拟高能粒子的产生、输运和能量沉积这三个过程,而且能大大节约计算资源。2.对Reduced PIC/MCC算法进行了推导,其中包括电磁场的求解、背景电流密度的求解、电荷密度的求解、运动方程的求解、电子温度的求解、以及归一化理论。介绍了Reduced PIC/MCC程序的模拟流程图和各个求解模块。3.利用Reduced PIC/MCC程序模拟了激光与高密度等离子体相互作用,得到了大量的数据信息。详细分析了模拟过程中的system1和system2的粒子密度、快电流密度和场随时间和空间的变化;分析了system2的电子温度随时间和空间的变化。