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随着激光技术的不断发展，实验中已经能够得到聚焦强度超过1022W/cm2、单脉冲宽度小于10fs的相对论激光脉冲，这种超强激光脉冲与物质的相互作用应用十分广泛（如粒子加速、激光驱动的x射线源等）。超强激光驱动的离子加速是倍受人们关注的研究热点之一，加速得到的高能离子可以用于研究高能量密度物理、医用质子治疗、瞬时x射线诊断、在正电子发射x射线断层摄影术中产生同位素、激光聚变中的离子束快点火方案等。与传统加速器相比超强激光驱动的离子加速有着巨大的优势，如结构紧凑、耗费低等。超强激光与等离子体相互作用加速离子已经得到了广泛的理论和实验研究，目前主要加速机制有靶后鞘层法向加速、激波加速、光压加速以及其它混合机制加速等。为了能够更有效得到高品质的准单能粒子束（可期待用于医学治疗、质子成像和惯性约束聚变），本论文主要对光压加速机制做了深入研究。同时，为了更好的解释实验结果，我们从模拟上研究了超强p偏振的激光斜入射到靶面上产生热电子的角分布。主要成果如下:
1.通过解析模型和PIC模拟研究了陡上升沿的圆偏振超强激光光压加速，得到相对论离子的稳定加速。研究打洞过程中压缩电子层(CEL)和离子的动力学行为，发现在我们研究的超短脉冲参数条件下，初始处于靶中间的离子先于其它离子被加速到靶的后表面。对于给定密度和厚度的靶，找到合适的激光上升沿使得初始位于靶中间的离子和CEL同时到达靶的后表面，可以抑制不稳定性的发展，并有效得到稳定的单能离了束。使用振幅a0=200的激光，可以产生10GeV的质子束。PIC模拟很好的验证了我们的理论预测。
2.建立解析模型，研究了陡上升沿圆偏振超强激光与高密度等离子体靶相互作用过程中压缩电子层(CEL)的动力学行为。研究了厚靶、薄靶两种情况下，建立CEL稳定状态所需的条件。对于厚靶（激光不透射），发现CEL在激光到达峰值振幅a0后还需要经历一段弛豫距离δd最终达到稳定;对于薄靶（激光部分透射），发现足够小的激光上升沿斜率a0/tup可保证CEL达到稳定状态，否则，CEL将被光压推离薄膜靶并离散。结合离子的运动，通过解析模型，找到了陡上升沿激光（任意上升沿形状）作用下CEL和初始位于靶中间的离子同时进入光帆阶段的靶和激光参数，为超强超短激光进行优化的光压离子加速提供了理论设计方法。
3.利用PIC模拟研究了振幅为a=0.5、1、2的p偏振激光分别以22.5°、45°、67.5°入射到固体靶表面上时热电子发射的角分布，模拟结果验证了由动量守恒得出的靶表面热电子角分布的理论结果。研究了靶面的形变、阿尔文电流极限、靶表面自生电磁场对热电子角分布的影响。发现高能量的热电子沿着入射激光的偏振方向出射。通过比较模拟结果与实验中利用60fs、180mJ的激光与铝靶相互作用的结果，发现两者符合的很好。