随着激光强度的不断提升，超强激光与等离子体相互作用驱动的相对论电子束的产生及其在高密度等离子体中的传输机制一直是人们研究的重点对象，这不仅因为这种相对论电子束在惯性约束聚变中具有重要的应用价值，且其在激光离子加速和新型辐射源等领域都具有潜在的应用。本文结合理论分析和数值模拟的方法研究了超强激光与等离子体相互作用中几种特定的超热电子的产生方式及其在高密度等离子体中的输运过程。同时，我们还就实验中如何准确诊断超热电子的初始发散角进行了深入的研究。文章的主要研究内容如下：首先，研究了超强激光与指数形式增长的亚临界密度预等离子体的相互作用过程。结果表明，由于预等离子体中的电子在自生电磁场中发生Betatron共振吸收，使其能量随着预等离子体的标长的增长而增加；由于激光的自聚焦作用，超热电子在Lorentz力的加速下，在靶背产生了空间间隔在1个激光波长的半球面结构的超热电子层分布。这种周期性的电子层分布能在靶背真空中稳定的传输一定的距离，因此在等离子体光栅、等离子体镜及超短超强辐射源等领域具有潜在的应用价值。其次，研究了超强双激光束与固体靶相互作用驱动的相对论电子束在靶表面的相互作用机制。靶前电子被激光加热并迅速往靶中传输并从靶背穿出，而大部分超热电子被靶背的静电场束缚在靶表面并沿着靶表面传输。由于靶背内表层的电子回流与超热电子的电流形成了闭合的电流结构，在靶背形成了很强的准静态磁场。当两束相向传输的相对论电流在中平面相遇时，在其它等离子体不稳定性（如双流不稳定性、倾斜不稳定性等）使超热电子发生热化之前，由于成丝不稳定性的增长，自生磁场的相互排斥作用会将电子束沿着靶表面的垂直方向分开，并继续往靶背真空中传输，形成靶后抛物线形状的准静态磁场分布。该结果表明我们可以利用该方案在实验室中研究天体物理中成丝不稳定性（与γ射线爆炸中磁场的增长有关）。再次，研究了超强p偏振激光与金锥靶的相互作用过程。研究中我们发现在激光峰值电场的加速下，在金锥壁附近产生了阿秒脉冲的超热电子束，并在Lorentz力的作用下沿着锥壁往前传输。我们提出通过在金锥后面连接一个微通道来引导超热电子传输的方案，此时，由于通道壁上准静态电场和磁场间的相互平衡作用，能引导超热电子沿着通道壁准直的往前传输。这种金锥-通道靶在“快点火”的靶设计中将有一定的参考价值。第四，利用刚性束模型求解了超热电子输运中同时考虑欧姆加热和碰撞加热时的自生磁场，发现对于高密度的压缩靶，超热电子束的中空传输现象能被抑制且自生磁场随着超热电子在靶中的穿透深度的增加而增加，即高密度的背景等离子体有可能会使电子自准直传输。混合模拟的结果表明：金锥基部附近密度较高的靶模式会有利于提高超热电子的能量耦合效率，但总体来讲，通过改变基部密度来影响超热电子的能量耦合效率的效果并不是很明显。压缩靶的靶心密度延伸模式（在保持最高密度不变的前提下）则会在很大程度上影响超热电子的能量耦合效率。第五，目前实验中诊断到的超热电子发散角通常是建立在超热电子在靶中输运的基础上，即测量结果并不是超热电子的初始发散角，需要我们加以认真考虑。我们提出了利用在靶中施加一个外加轴向磁场的方式来诊断超热电子的初始发散角的方案。我们发现在合适的外加轴向磁场条件下，超热电子在靶中传输时的束半径随着初始发散角的增加而增加，随着外加轴向磁场的增大而减小，且其最大束半径接近初始束半径和超热电子在轴向磁场中的回旋半径之和。因此，可以在该轴向磁场下通过诊断靶中不同深度的超热电子的束半径来反推出超热电子的初始发散角。最后，实验中利用KαX射线辐射法诊断超热电子的初始发散角时，由于诊断层和靶材料间的电阻和密度有着较大的差异，会导致在诊断层表面上产生很强的自生磁场，该磁场能在一定条件下磁化超热电子，尤其是对于中等强度的激光驱动的超热电子，这个自生磁场能使其沿着诊断层表面横向传输，于是，实验中诊断到的超热电子发散角可能要大于超热电子的初始发散角。我们提出采用低Z元素的诊断层或是诊断层和靶材料相近的材料及尽可能薄的诊断层来诊断超热电子的发散角，可以减小诊断层对超热电子传输的影响。