随着高功率超短激光脉冲的问世，通过紧聚焦使得激光强度达到相对论光强已成为可能，而PW（拍瓦）级激光器的出现使得激光强度甚至可以达到更强的水平。作为一种全新的X射线辐射源，强激光脉冲作用下相对论电子的激光同步辐射因其具有可维持性、小型化、高亮度、超短脉冲、应用前景广等特点而被广泛研究。要实现这些应用，需要彻底理解超短超强激光脉冲与物质相互作用时产生的各种非线性现象。本论文主要对周期量级超短超强激光脉冲与电子的相互作用进行了研究，具体如下：1.采用单电子模型对周期量级强激光脉冲作用下电子运动状态及其辐射特性进行了理论及数值研究，其结果表明电子的运动状态强烈依赖于激光脉冲的初始相位，从而导致许多显著的周期量级强激光脉冲场中电子运动及其辐射的相位敏感性。2.基于经典辐射理论，采用单电子模型对周期量级激光脉冲与高能电子对撞过程中电子辐射的空间与频谱特性进行了理论与数值研究。研究结果表明辐射大部分集中在以后向散射方向为中心的一个尖锐的圆锥中。研究还发现周期量级激光脉冲的脉宽越短，后向散射的频谱宽度越宽，频率中心处强度越弱。3.基于经典相对论理论和电子相对论动力学，线偏振周期量级超快激光脉冲的非线性汤姆逊散射的空间和频谱特性在理论和数值上已经被广泛研究。对于脉宽只有几个周期的激光脉冲，其初始相位对电子的相对论运动产生显著影响。非线性汤姆逊散射的辐射特性也表现出明显的对初始相位敏感的特点。对于大多数初始相位，在x-y平面和y-z平面的辐射角对称分布是被打破的，比如著名的四重对称消失。辐射强度也受到了初始相位的影响，并且对于大多数初始相位，辐射强度角分布在y-z平面是不对称的。这些现象可以归因于周期量级激光脉冲的特性。研究这些现象的可行性方法已经被找到。另外可以利用非线性汤姆逊散射的初始相位敏感特性来控制周期量级强激光脉冲的初始相位。