康普顿散射X射线源，又称激光同步辐射源，利用低能电子与高功率超短脉冲激光相互作用，产生ps甚至百fs量级的超短X射线。它可以作为探针来观察研究诸多超快物理过程以及化学反应过程等等，将带动人类研究由静态过程向动态的空间、时间分辨动力学方向发展。与此同时，康普顿散射X射线源小型紧凑、造价适中，高亮度，在医学、工业成像等领域有着广泛的推广应用前景，因此备受科学家的关注。但是，受大功率激光器低重频的限制，康普顿散射的平均亮度不高，这大大阻碍了新型光源走出实验室进入应用领域的步伐。近十年来，科学家致力于此设计出了ns、ps激光储存环，以提高单位时间内散射光子的产额。　　本文主要围绕如何提高超短脉冲X射线光子产额这一问题，通过学习康普顿散射物理过程，研究fs脉冲激光传输特性的基础上，设计了一款适合fs脉冲注入、再循环的激光储存环，并通过初步实验验证了该方案的可行性。最后，基于该设计思路提出了增益放大的ps激光储存环，进一步提升储存环性能。主要包含一下具体内容:　　介绍了国际上几种用于提高康普顿散射X射线产额的激光储存环，分析了其工作机理和优缺点，为后续设计开启思路、提供借鉴。　　数值模拟康普顿散射过程，研究了电子束和超短脉冲激光的参数对散射产生的X射线脉冲的影响，得出了1800散射时超短脉冲激光参数的最优化设置。　　理论分析了fs激光在含有透射介质的储存环内传输时，会引入的主要问题，提出了超短脉冲激光储存环与现有的ns、ps储存环的设计差异，应尽量避免和最大限度控制的问题。　　提出了选取手性液晶作为激光储存环的注入口，通过反射改变圆偏振光的偏振态实现脉冲激光的储存，腔内无需加入任何透射介质，可尽量减少脉宽色散展宽，以及系统B积分，并能较大的提高激光耦合效率和能量利用率。通过数值模拟原理上验证了该方案，探讨了手性液晶反射率随其厚度、pitch值、Δn的变化情况，为后续实验研究以及液晶设计、制作奠定基础。　　开展初步实验研究，该方案能够将峰值功率数TW的飞秒激光能量提高12.6倍，预计改善液晶后能够将飞秒激光能量提高64.4倍，将散射光子产额提高近两个数量级。　　提出了进一步提高光子产额的技术路线，即设计带增益放大的ps激光储存环。经过理论模拟，设计了增益介质钛宝石的参数，计算了相关的放大过程，改造之后储存环对激光的能量倍增能力可提高至90倍，散射光子产额可提高至8.9×1010/s@10Hz。