基于自由电子激光的太赫兹源(FEL-THz)要求注入器提供的电子束具备低能散、低发射度和高峰值流强的特征,因此,高品质电子枪的设计受到日益广泛的关注。光阴极微波电子枪具有的独特优势使其成为自由电子激光设备电子注入器的首选。本文就拟用于FEL-THz的L波段光阴极微波电子枪开展了设计和研究工作。论文开始对自由电子激光以及电子枪的发展现状进行简要介绍,对光阴级微波电子枪所涉及的束流动力学进行了论述,对引起电了横向发射度增长的相关因素进行了具体分析,并对补偿因空间电荷效应引起的发射度增长的原理及方法进行了详细阐述。其次,详细介绍了L波段光阴极微波电子枪的整体设计思路和腔体结构。对光阴极微波电子枪的微波特性进行了深入研究,分别利用二维电磁场模拟软件(POISSON SUPERFISH)与三维电磁场模拟软件(CST Microwave Studio)进行了模拟计算,调试出我们预期的谐振频率和区分度,为后续加工做准备,也考虑了各部分结构参数对谐振频率的影响。最后,详细阐述了束流动力学和参数优化的过程。利用ASTRA软件进行束流模拟。考虑本设计需要在能散度,发射度等参数方面达到的要求,根据束流动力学的理论,我们主要针对束团初始分布和激光注入相位,整腔的加速梯度进行了讨论。具体针对束团初始半径、束团电荷量、补偿线圈的磁场强度进行了一系列的独立优化设计。