回顾同步辐射光源的发展历程,可以发现波荡器作为插入元件被大规模使用,不仅极大地提高辐射光亮度,更有效地拓宽了同步辐射光谱覆盖范围。作为最具潜力的第四代光源,自由电子激光以其波长可调、高功率、辐射相干等优点,成为了近年来国内外研究的热点。与此同时,波荡器作为自由电子激光的关键设备之一,同样得到了人们广泛关注。在这种背景下,我们对于同步辐射光源和自由电子激光中一些特殊波荡器的应用展开了研究。本文对于将变参数波荡器用于基于静电加速器自由电子激光振荡器,以提高输出光饱和功率进行了系统的研究。首先给出基于静电加速器自由电子激光振荡器的方案设计。在此基础上,从理论分析和数值计算两方面研究了线性锥化变参数波荡器对振荡器输出功率和饱和时间的影响。其结果论证了在振荡器饱和后,引入变参数波荡器能有效地改善低增益工作模式的饱和输出光功率,且存在一个使得输出功率最大的最优锥化率。此外,我们还分析计算了反向线性锥化变参数波荡器的情况。介绍了传统准周期波荡器的基本原理和结构,从理论上分析了磁块纵向长度的变化与高次谐波磁场强弱的关系。在此基础上,我们提出了几种能减弱高次谐波辐射的新结构,如改进型准周期波荡器和变宽度准周期波荡器。通过各方案自发辐射谱对比,发现改进型准周期波荡器和变宽度准周期波荡器的高次谐波辐射抑制效果明显优于传统准周期波荡器,且变宽度准周期波荡器更适合在真空环境下工作。为此,在NSRL的三期改造采用了改进型准周期波荡器。另外,我们分析了准周期波荡器对于SASE FEL的高次谐波辐射抑制效果。模拟结果表明,采用标准波荡器和准周期波荡器的组合波荡器方案,高阶辐射光得到了显著的降低,同时仍有一定的基波功率,但基波饱和时间有所延长。高场强混合型波荡器对实现自由电子激光的小型化和向短波长延伸有重要意义。本文对已有的磁极加边块方案、楔形磁极方案进行了参数优化和磁场对比,并提出了磁极加斜边块的新方案。通过计算分析不同间隙周期比下,各方案的峰值磁场和各阶谐波磁场,可以得出楔形磁极加斜边块方案能有效地提高混合型波荡器峰值磁场和各阶谐波磁场,且在间隙周期比大于0.3时效果更为显著。