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人类对正电子的研究自从上世纪30年代发现正电子开始就从未间断。激光技术的不断发展为正电子的产生提供了新的途径,基于超强激光产生的正电子具有高产额、高密度、高能量等特点。激光正电子源拓展了正电子的应用和研究范围。在实验室天体物理、粒子物理、基础物理等很多研究中,都需要正电子具有较多的数目、较高的密度和较大的能量。本文结合正电子的应用背景,基于超强激光与物质相互作用的具体过程,采用数值模拟和理论分析的方法,开展完成了以下工作:第一,提出了超强激光驱动高品质电子束的产生过程。在正电子产生的Trident过程和BH过程中,高品质电子束是其直接驱动源。在激光以大角度斜入射固体靶的研究中,发现激光在与靶表面预等离子体作用过程中,可以在靶表面形成大电荷量（nC）、小角度（～5?）、准单能（～6MeV）的电子束。通过模拟,分析了电子束的形成和加速机制,结果与实验吻合较好。当超强激光与近临界密度高Z元素等离子体作用时,在激光场、辐射阻尼和电荷分离场的作用下,等离子体内形成了具有明显形状的空泡。而在激光与近临界密度低Z（H,He）元素等离子体作用时,则没有空泡结构。空泡内电子形成了具有较高密度（>100nc）和较高能量密度(～1019Jm-3)的丝,详细分析了其形成的过程。第二,提出了超强激光驱动双层复合靶增强正电子产生的物理方案。激光在与气体-固体双层复合靶作用的过程中,首先在气体层中加速电子,当激光到达固体层后开始反射,被加速的电子在反射激光场中通过非线性康普顿背向散射产生大量高能光子,光子进一步与激光光子作用产生高密度的正电子(6.02×1021cm-3)。通过与单一的固体靶或者气体靶方案相比较,双层复合靶方案将气体靶中近临界密度等离子体在电子加速方面的优势和固体靶对激光的反射充分结合,有效的增强了正电子的产生。复合靶方案中,正电子产额比单一固体靶方案中正电子产额高了两个量级。第三,研究了基于双束激光增强正电子的不同方法。通过双束激光对撞的方法可以有效增大光子的辐射截面和正电子的产生截面,降低BW过程对激光强度的要求。当两束激光在通道内对撞时,电子被激光拉入到通道内,并加速至很高的能量。高能电子在进入对侧反向激光场中时,发生非线性康普顿背向散射产生光子,并进一步产生正电子。通过调整激光焦斑与通道内径的匹配关系,可以实现正电子产额和密度的调节。当两束激光在较厚的近临界密度等离子体中对撞时,一方面可以实现电子的有效加速,进而实现正电子产生的增强。另一方面两束激光重叠后形成驻波,正电子产生后被收集在驻波节点上形成较高的密度。在对比研究双束同向激光与单束强度更高的激光在正电子产生过程中的差别时,发现双束同向激光同样可以增强正电子的产生,详细分析了增强正电子产生的物理过程,得到了两束激光最佳时间间隔（?t≈2T0）。第四,深入研究了背向开孔靶对正电子准直性和能量的影响。背向开孔靶内,无论是锥孔还是圆孔,由于在孔壁上形成了较强的自生电磁场,正电子束的准直性和能量都得以改善提高。其中,在背向锥孔靶方案中,锥孔形成的楔形电磁场在减小正电子发散角和正电子加速方面的作用更明显,正电子发散角只有约15?,而截止能量达到3.5GeV,有效温度也有674MeV。与背向锥孔靶相比,背向圆孔靶有利于提高正电子的产额和密度,激光强度为4×1023Wcm-2时,圆孔靶内正电子的产额约为3.03×1010,最大密度达到4.77×1021cm-3。通过背向锥孔靶和背向圆孔靶方案的比较分析,获得了提高正电子产额和密度、同时减小正电子发散角并增大正电子能量的靶改进方向,即增大锥顶到靶前的距离以提高正电子的产额和密度,改善锥角以获得准直性更好、能量更高的正电子束。第五,提出了超强激光驱动横向不均匀等离子体产生和加速正电子的物理方案。超强激光与密度横向梯度分布的等离子体作用,正电子的产生和加速机制都区别于激光与密度均匀分布等离子体作用过程。密度横向梯度分布靶一方面可以实现激光的自聚焦,有利于正电子的产生;另一方面,可以实现正电子的产生和加速一体化,方案更加紧凑和高效。详细分析了正电子的产生和加速机制,在几十微米的加速距离内获得了能量>20GeV的高能正电子束。给出的正电子截止能量与激光强度变化关系曲线与文献中符合较好。