随着强激光技术的迅猛发展，研究利用激光的超强电磁场加速电子，并据此发展新一代小型化高能加速器已受到人们普遍关注。其中，我们研究小组提出了一种新的真空激光加速机制：俘获加速机制(CAS--Capture and Acceleration Scenario)。本论文重点研究了真空激光加速的几个关键课题：激光场的相速度、被加速电子的能量-角度关联、在真空激光加速中使用静磁场，并进一步将这些结论应用到俘获加速机制中。首先，我们研究相速度，因为相速度在真空激光加速中起着关键作用：位相匹配。我们组首次发现了真空传播的高斯激光束存在低相速度区，这是构成俘获加速机制的核心条件之一。所以我们深入研究了相速度，在经典波动方程的基础上，推导出一个全新的、适用于在均匀介质中传播的波的相速度表达式，并引伸出两个推论。新表达式和推论的核心在于相速度是波的振幅的表达式，对于单频率波来说，相速度可以完全用振幅表示，同时我们证明了低相速度区和高相速度区并存的普遍性，并给出了相应的判断依据。根据公式，我们提出了一个新的、更方便的测量和构造相速度分布的方法。其次，我们研究了真空激光加速的另一个关键问题：被加速电子的能量角度关联。其中最重要的一点是，通过经典Compton散射我们得到在平面波中电子的能量与角度是一一对应的，然而在实际激光束中，因为纵向电场的存在，该对应关系被破坏，也就是说相同能量的出射电子将会有一个角分布。我们导出了这种关系的表达式，发现这种特性对所有真空激光加速都适用，因为它源自于电子和光子的量子特性，也是聚焦激光的结构特性导致的。包括俘获加速机制在内的一些真空激光加速机制，要求注入电子的入射角度很小，这导致了电子会与用于聚焦的抛物面镜碰撞。为此，我们提出了一个解决方案：在真空激光加速中使用静磁场。研究表明，只需要加上一个几百高斯的静磁场，就可以偏转注入电子避免碰撞。研究进一步表明，当电子离开焦斑附近的强场区后，外加静磁场将会破坏电子在激光场中加速和减速的对称性，从而使被加速的电子获得更高的能量。这些研究给出了真空激光加速的一些重要特性，它们不仅是重要的基础理论研究课题，而且对相应加速机制实验方案的设计有重要意义