We show via two-dimensional particle-in-cell simulations that low energy spread, relativistic electron beams (>120 MeV, <15%) can be produced in the weakly non-linear regime of a plasma wakefield, driven by a moderate power laser pulse (initial a0 < 1). Higher ionization states of a high-Z trace species, mixed in a background H plasma, provide the source of injected electrons. Injection occurs even though the laser intensity is initially well below the trapping threshold, as it is found that the laser pulse evolves until it fulfils the trapping requirements through self-compression. By careful control of intensity and density, the amount of evolution and hence of trapping can be controlled. Acceleration is terminated by depletion due to the extended evolution time, leading to narrow energy spread features even for long interaction lengths. Particle tracking shows that electrons 'born' at the periphery of the laser pulse are more likely to follow smoother trajectories inside the wakefield and subsequently to be trapped and accelerated.
我々は、二次元粒子インセルシミュレーションにより、中程度のパワーのレーザーパルス（初期a0 < 1）によって駆動されるプラズマ航跡場の弱非線形領域において、低エネルギー広がり（>120 MeV、<15%）の相対論的電子ビームを生成できることを示す。高Z微量元素のより高い電離状態が、背景のHプラズマ中に混合され、注入電子の源となる。レーザー強度が初期には捕捉閾値をはるかに下回っているにもかかわらず、レーザーパルスが自己圧縮によって捕捉条件を満たすまで発展することが見出され、これにより注入が発生する。強度と密度を注意深く制御することにより、発展の程度、ひいては捕捉量を制御できる。加速は、長時間の発展によるエネルギー枯渇によって終了し、長い相互作用長においても鋭いエネルギー広がりをもたらす。粒子追跡により、レーザーパルスの周辺部で「生まれた」電子は、航跡場内部でより滑らかな軌道をたどる可能性が高く、その後捕捉され加速されることが示される。