该博士围绕高功率可调谐毫米波自由电子激光器的研究主题,研究毫米波自由电子激光的调谐特性,用新型磁场逐渐增强的摇摆器等手段提高自由电子激光的效率,研究体积小的高亮度电子束源用于自由电子激光,为研制新一代小型化高功率自由电子激光器提供关键技术.全文共分为五个部分.第一章为综述,介绍自由电子激光器的基本原理,历史和现状,应用和发展趋势,以及虚火花产生的高亮度电子束.第二章采用数值模拟方法,研究了上海光机所毫米波拉曼自由电子激光器的调谐特性.第三章首次提出了新型的磁场增强波荡器和磁场预增强的锥型波荡器,数值模拟研究了发现它们能够提高自由电子激光器的功率.第四章给出了高亮度虚火花电子束的实验结果,电子束能量达300keV,电流达10kA,测量了电子束在传输过程不同位置的电流、发射度和亮度,并增长了电子束的传输距离.提出了采用虚火花电子束的自由电子激光器的设计,并进行了数值模拟研究.第五章对该论文工作进行总结.