随着超短强激光技术的飞速发展，强激光与等离子体相互作用中粒子加速及辐射产生成为人们广泛研究的热点问题。其中的粒子源和辐射源由于其超短脉宽、高亮度等特性，给物质超快结构动力学研究、医疗应用、乃至核聚变研究提供了新的手段。关于辐射源产生，人们已经提出了多种物理方案，主要包括产生于气体或固体靶的高次谐波、Betatron辐射、汤姆逊散射、及基于等离子体飞镜概念的高频辐射源等。这些超快辐射产生方法在辐射源脉宽、光谱范围、准直性以及激光能量转换率等方面各具优势和劣势。本论文主要围绕强激光与低密度等离子体作用产生新型辐射的物理机制开展理论和数值模拟研究，探讨了不同于上述方案的一种介于 THz至极紫外的宽带相干辐射源产生机制。论文包括如下具体内容：　　第一部分（第一章和第二章）介绍有关激光等离子体加速和辐射产生的研究背景和研究进展，其中包括利用激光激发电子等离子体波的各种机制、特别是激光尾波场的形成原因、电子捕获注入原理及其不同的注入机制、基于激光等离子体相互作用产生的各种辐射源产生方案及其相关进展。　　第二部分（第三至五章）论述了一种新型相干辐射在激光尾波场中的产生过程。基于粒子模拟（PIC模拟）和理论分析，发现超强激光在低密度等离子体中激发的尾波场可辐射出高强度、少周期的极紫外（XUV）脉冲，它的脉宽可低至几飞秒甚至几百阿秒。当激光脉冲受到极强的自调制并且发生脉冲前沿变陡现象时，激光脉冲后面尾波场区域的电子横向动量不再为零。随后在这种残余动量与激光尾场中电子密度峰的共同作用下，形成了一个随激光脉冲一起向前运动的电流薄片，从而促成了XUV辐射的产生。　　在此基础上通过引入密度上升的非均匀等离子体区域，获得了具有更高强度和更短脉宽的增强型辐射。同样地，这种少周期的XUV辐射产生于第一个激光尾波场中。在同样的激光条件下，在非均匀等离子体中产生的XUV辐射振幅可以比在均匀等离子体中提高数倍，脉宽降低一倍。　　进一步的研究发现，当入射激光强度减弱时，在其激发的等离子体尾波场中仍然可以激发横向电流。但这个横向电流不再是一个薄层，而是趋向于与激光尾波场的波长接近。此时由该横向电流诱导产生的辐射性质与激光尾波场结构相对应，其频谱范围可从 THz频段到近红外区域。它既可以作为一种新型辐射源，也可以做为激光尾波场的诊断手段。　　第三部分（第七章）主要介绍了相对论强激光在稀薄等离子体传输中的一些非线性现象，包括电子参量不稳定性、泵浦损耗、自聚焦抑或有质动力散焦等过程。特别研究了极端高功率（峰值功率超过PW）的强激光脉冲在等离子体中的传输，发现存在一个由横向有质动力引起的激光自聚焦的上限功率阈值。超过该阈值后激光脉冲在等离子体中不再能够长距离自聚焦传输。