本文对超强激光产生正电子的物理过程开展了理论和实验研究,主要研究内容如下:第一,提出了一种利用超短超强激光与固固两级靶产生大电荷量正电子的物理方案并利用蒙卡软件FLUKA对该方案开展了细致地模拟研究。根据前期本团队与中科院物理所在LLNL联合利用超强激光大角度辐照固体靶获得的大电荷量的高能电子束的实验结果,本文提出利用该实验产生的大电荷量电子束继续轰击高Z靶产生正电子的方案,根据实验中获得的电子束参数,利用蒙卡模拟得到了数量为3×10~9的大电荷量的正电子束。本文对影响正电子产额的靶材、靶厚和能量等参数进行了深入研究,结果表明对于转换靶为厚靶的情况,正电子的产额正比于Z~4N0~2,且对于同一靶材料存在一个最佳靶厚度。最佳靶厚也随入射电子能量增加而增大。正电子产额随入射电子能量增大而提高,但存在截止能量约50 MeV,超过截止能量后电子能量增加对正电子产额影响不显著。第二,设计并开展了基于超强激光通过间接法产生正电子的实验。实验中采用不同的靶形包括不同厚度的单层靶、不同层数的多层靶以及不同角度的锥形靶。实验给出了不同厚度钨靶对正电子产额的影响,测得靶厚为6 mm时正电子最产额最高约为1.62×10~7个,反推总产额约8.78×10~7个。对于多层靶,研究了在有效厚度一定时靶层数对正电子产额的增强作用,测得正电子最高产额为7层靶时1.79×10~7个,总产额2.24×10~8个。对于锥形靶,研究了有效厚度一定时锥角度对产额的影响,实验测得30°锥角时产额为2.29×10~6个,但反推得到的总产额约1.88×10~8个。同时给出了不同靶形的正电子能谱,均服从麦克斯韦分布。第三,研究了强激光实验中产生电磁脉冲辐射的现象。利用COMSOL仿真软件对靶—天线模型进行计算,研究了支架长度及半径对辐射特征的影响,辐射的中心频率随支架长度的增加而减小,而且成反比关系,辐射的回波损耗随半径先减小后增大。同时对靶室的特征频率进行了计算,给出了靶室内部电场和磁场的分布,在此基础上,研究了电磁脉冲在靶室内外传播的特性,发现电磁脉冲在通过靶壁窗口后会有很明显的绕射增强效应。