超短超强激光技术的出现为科技发展开拓了全新的研究领域,激光尾波加速是超短超强激光应用的重要场景。粒子加速器及相关辐射源被广泛应用于科学研究及生产生活之中,但传统加速器加速场强有限,为获得足够的加速能力,需要搭建规模巨大的加速器结构,加速成本高昂。激光尾波加速较传统加速器的加速梯度高约3个数量级,是构建下一代超紧凑型加速器及辐射源的基础。驱动激光在传播过程中的自然散焦是激光尾波加速的首要问题。等离子体通道可以聚焦激光,导引激光长距离传播以稳定激发尾波场,极大提升尾波加速能力。本文针对等离子体通道中的激光尾波加速过程开展相关研究,主要研究内容如下:（1）高阶等离子体通道对驱动激光的导引研究。分析确定了N阶通道及拉盖尔-高斯激光作为激光尾波加速的基本通道及驱动激光模式。任一N阶通道均存在匹配条件以稳定导引激光。等离子体通道的作用源于通道径向密度分布对激光相速度及群速度的影响。不同拉盖尔-高斯激光有不同的横向光场分布,导致不同阶次通道产生不同的导引效果。多模拉盖尔-高斯激光存在轴对称及非轴对称型2种本征演化模式,等离子体通道会对本征演化行为产生影响。（2）等离子体通道中的电子自注入研究。电子自注入是激光尾波加速中电子注入的重要方式之一,等离子体通道可以控制激光聚焦,间接地控制自注入过程。对等离子体电子的动力学研究表明,空泡壳层电子有能力注入空泡,而决定壳层电子注入的关键在于空泡尾部的电子聚集区。部分壳层电子能够到达聚集区特殊位置,受到大于库仑排斥力的磁场吸引力作用,在空泡尾部附近停留并注入空泡。激光聚焦会导致自注入发生,100 TW激光在等离子体通道中传播时,可自注入n C量级大电量电子束,这对激光尾波加速辐射源应用有重要价值。（3）基于激光尾波加速电子束-靶相互作用的韧致辐射源研究。使用蒙特卡洛模拟方法研究了入射电子动能、入射角及薄靶厚度对辐射光子产额的影响。模拟结果表明存在最优入射电子动能以获得最大辐射产额,这是由于入射电子与靶原子的散射次数随电子动能增加存在饱和值。靶材对辐射光子的再吸收也对辐射产额有影响,它导致电子入射角的改变会影响靶材上、下表面辐射产额,而由特定材料构成的薄靶也存在最优靶材厚度以最大化辐射产额。