Improvement of the quality and stability of electron bunch using countercrossing laser beam

カウンタクロスレーザービームを用いた電子ビーム特性及び安定性の改良

小瀧 秀行; 大東 出; 神門 正城; 林 由紀雄; Ma, J.-L.; Chen, L.-M.; Esirkepov, T. Z.; 福田 祐仁; 本間 隆之; Pirozhkov, A. S.; Koga, J. K.; 中島 一久; 大道 博行; Bulanov, S. V.

Kotaki, Hideyuki; Daito, Izuru; Kando, Masaki; Hayashi, Yukio; Ma, J.-L.; Chen, L.-M.; Esirkepov, T. Z.; Fukuda, Yuji; Homma, Takayuki; Pirozhkov, A. S.; Koga, J. K.; Nakajima, Kazuhisa; Daido, Hiroyuki; Bulanov, S. V.

高強度レーザーで励起されるプラズマウェーク場によって小型の高品質電子ビーム源をつくることが可能となる。しかし、1パルスの場合、電子のトラップと加速を同一のレーザーパルスで行うため、安定領域が非常に狭く、電子の発生が不安定になってしまう。そこで、2パルス衝突型の高品質電子ビーム発生を行った。3TW,70fsのチタンサファイアレーザーを用いて、衝突角45での2パルスクロスでの高品質電子ビーム発生実験を行った。この実験により、ピークエネルギー14MeV,エネルギー分散11%,電荷量22pC,規格化エミッタンス1.6mm mrad,単色電子の発生率50%で高品質電子ビーム発生に成功した。2パルスの使用により、ウェーク場への電子トラップと加速とが分離でき、レーザーやプラズマ密度等のパラメーターを最適化することにより安定な高品質電子ビーム発生が可能であることを示した。

The counter-crossing injection, which is a realistic setup for applications, by two sub-relativistic laser pulses colliding is demonstrated in sub-relativistic intensity laser pulse interaction with plasma. The laser pulses in plasma are self-focused to higher intensity when the laser power is above the threshold of a relativistic self-focusing. The collision of self-focused laser pulses generates a high-quality electron beam with high repeatability. The generated monoenergetic electron beam has 14 MeV of the peak energy, 11% of the energy spread, 22 pC of the charge, 1.6mm mrad of the normalized emittance, and 50% of the repeatability.