上世纪八十年代中期,啁啾脉冲放大技术（chireped pulse amplification tech-nology,CPA）的提出使激光强度得到了飞跃式的提高。超强超短脉冲激光的出现拓宽了激光与物质相互作用的研究领域,催生了强场物理这门学科。物质在与强激光相互作用时,极易被电离,产生等离子体。在激光与等离子体相互作用中,会产生丰富的物理现象,比如激光加速和激光诱导等离子光栅的产生等等。其中,加速后的高能带电粒子束,不但在在粒子物理和核物理等基础研究领域能发挥重要的作用,在医疗和核聚变点火等应用领域也有重要的应用。而等离子体光栅则可以有效地用于强光的调制、整形,还能增强高次谐波的产生效率等。本文基于超强超短脉冲激光和固体密度等离子体靶的相互作用,使用粒子模拟（particle-in-cell,PIC）方法对被激光加速的等离子块的聚束以及一种新的等离子体光栅产生机制进行了研究。主要的研究成果包括以下两个方面的内容:1、提出了一种基于具有梯度密度的等离子体靶和强激光相互作用的的等离子体块聚束方案。该方案中等离子体靶的密度沿激光传播方向呈线性下降,入射激光为I≈1020W/cm2的圆偏振激光脉冲。通过参数调整和优化,我们不但获得了被激光加速后的一系列等离子体块,而且观察到这些等离子体块的聚束效应。聚束后的等离子块离子密度比使用均匀密度靶产生的离子密度增加了近一个数量级。研究表明,该聚束效应的产生主要是由于等离子体块加速对靶材密度有很强的依赖性。当靶密度较高时,加速后的等离子块具有较低的速度。因此,对方案中使用的具有梯度密度的靶,先获得加速的等离子体块速度比后获得加速的等离子块速度要慢,从而产生聚束。2、利用皮秒强激光脉冲（I～1015W/cm2）与超临界密度固体靶（粒子数密度n～10nc）相互作用,发现一种等离子体数密度光栅产生的新机制。在该机制下,强激光首先在固体靶中激发等离子体密度波;然后,该等离子体波在固体靶后表面发生反射;最后,通过干涉,形成驻波,即产生等离子体数密度光栅。和传统的通过两束激光在稀薄等离子体中干涉产生的等离子体光栅相比,这一机制具有两个优势。首先,只需要单束激光就可以激发产生,其持续时间可达数皮秒量级,即激光作用结束后,仍旧可以稳定存在很长时间。该光栅具有纳米尺度的空间周期,远小于常规的和入射激光波长相当的微米尺度等离子体光栅空间周期,从而有望在x波段的强光操控方面获得重要的应用。