近年来,太赫兹辐射在国民经济和基础科学研究领域展现出巨大的发展潜力,人们对于高品质的太赫兹辐射源的需求越来越高。基于预群聚电子束相干辐射原理的太赫兹源以其能实现紧凑型、高功率、高脉冲能量等性能而受到研究者的青睐。本文以基于光阴极微波电子枪的预群聚相干太赫兹辐射为主要内容,对光阴极驱动激光的预群聚纵向整形,光阴极微波电子枪的调试实验研究,特殊结构的预群聚电子束对相干太赫兹辐射性能的提升等方面开展探索与研究工作。首先,本文研究了基于啁啾脉冲拍频技术的预群聚激光微脉冲串的产生方案。从超快激光的时频域复数电场出发,推导了高斯超快脉冲在线性色散元件中的传播过程,并给出了线性啁啾色散脉冲的一维复数场表达式。结合迈克尔逊干涉仪,实验演示了线性啁啾脉冲分束拍频的强度调制结果。为了提升啁啾脉冲拍频所形成的预群聚激光微脉冲强度的均匀性,本文提出结合偏振分束堆积与啁啾脉冲拍频的均匀激光微脉冲串产生方案;并在此基础上,提出了调制频率独立调谐的双路啁啾拍频脉冲串的产生方案,扩展了单发太赫兹脉冲辐射的多频特性。结合理论推导的拍频频率与激光群延时色散量的线性关系,本文给出了一种微脉冲调制频率具有时间-频率啁啾特性的激光微脉冲串产生方案,并通过搭建实验装置,完成了演示验证实验;该方案通过对拍频光束之间引入额外的群延时色散量之差来实现激光微脉冲串强度调制的啁啾控制。预群聚激光微脉冲串的强度调制特性可以通过光阴极微波电子枪以及激光电子束相互作用等原理实现特殊结构的预群聚电子束的产生。其次,本文基于本单位正在承担研制的预群聚型太赫兹相干辐射源装置,开展利用啁啾脉冲拍频法调制激光脉冲串提升预群聚相干太赫兹辐射性能的相关研究工作。通过束流动力学模拟研究:分析了通过双路堆积的啁啾拍频脉冲串的激光整形方法实现高电荷量预群聚电子束的产生及其对预群聚相干太赫兹辐射的功率提升;采用双路啁啾拍频脉冲串实现双调制频率的预群聚电子束的产生,对频率独立调谐、脉冲间隔连续调节的双脉冲太赫兹辐射源方案进行研究;利用微脉冲调制频率具有时间-频率啁啾特性的激光微脉冲串实验结果,研究了调制频率啁啾变化的电子束的产生以及利用该电子束产生超短太赫兹脉冲的辐射方案;利用相对论等离子体振荡效应,分析了高电荷密度的预群聚电子束提升峰值流强的方案,给出了装置布局的优化设计并分析了电子束的运动过程。最后,在合肥先进光源预研工程的支持下,我们开展了光阴极微波电子枪样机的研制工作。本文对驱动激光系统的脉冲纵向整形、横向传输、激光稳定性等参数进行系统测量并给出测量结果;对电子枪进行高功率老练与测试,并给出了功率测量结果及腔内建场分析;对束流调试过程进行了介绍,并详细讨论了电子束品质的优化及测量结果,电子束各项性能,如束流能量与能散、电荷量及其稳定性、束流发射度等指标均达到设计指标。光阴极微波电子枪的调试任务顺利完成,同时为基于光阴极微波电子枪的预群聚相干太赫兹辐射源的研制奠定了基础。