自由电子激光无可比拟的优势使其已成为科技领域最活跃的领域之一。自由电子激光器体积庞大，造价高昂，因此极大地限制了其使用范围。自由电子激光器能否充分发挥其优异特性走向普及化，关键将取决于器件能否小型化，因此，小型化成为国际上研究自由电子激光器的热点之一。自由电子激光器的小型化包括加速器小型化和磁体小型化。本文围绕磁体小型化开展工作。自由电子激光装置中的磁体包括多个部分，根据实际情况，论文工作主要针对光阴极微波电子枪发射度补偿线圈和波荡器两部分开展研究:对发射度补偿线圈，提出分别使用永磁环和脉冲电流螺线管取代的方案，并对方案的可能性做了较详细地讨论;对混合型波荡器，提出增加每周期磁块数来提高其磁场峰值的方案，并做了计算验证。　　 本文首先对自由电子激光进行了概述，并简单介绍了光阴极微波电子枪发射度补偿线圈和波荡器的现状。　　 其次，对使用永磁环取代螺线管线圈用于发射度补偿的方案进行了讨论。利用POISSON/SUPERFISH软件计算了永磁环不同组合结构的静磁场，将结果整理带入ASTRA软件中，计算出电子束发射度随纵向束流位置的变化。然后，将计算结果与同等模拟条件下使用补偿线圈的情况进行了对比，对永磁环情况下存在的问题及原因进行了分析。　　 然后，对用于发射度补偿的螺线管线圈使用脉冲电流替代直流电流的可能性做了分析。详细介绍了计算螺线管温升的数值模拟方法，并对使用氧化膜铝箔线包的螺线管在直流电流状态下的温升进行了计算，随后得出其在脉冲电流状态下的温升，验证了螺线管在脉冲电流状态下不需要水冷，并完成了氧化膜铝箔线包的螺线管在脉冲电流状态下没有水冷的设计。　　 最后，通过对混合型波荡器与纯永磁波荡器领域的对比，提出将纯永磁波荡器中通过增加每周期的磁块数目提高磁场峰值场强的方案应用到混合型波荡器上，对此方案的可能性进行了研究。使用RADIA软件开展了模拟计算，根据计算结果得出了一些有意义的结论。