A novel technique for generating high current electron bunches in electron beam driven plasma wakefield accelerators (PWFAs) is suggested based on co-propagation of an electron beam and a laser pulse. It is observed that propagation of a laser pulse in front of an electron beam driver leads to bubble expansion and consequently electron injection into a PWFA. The acceleration structure is extensively studied in this scheme and the bubble evolution process is discussed. The difference in propagation velocity of the laser pulse and the beam driver in the plasma and variation of electron beam driver density in presence of the laser pulse cause the bubble radius grows. Using a laser pulse in a PWFA leads to the generation of an ultra short (10 fs) electron bunch with charge three times larger than the electron beam driver total charge. It is shown by altering the initial electron beam driver density and the laser pulse intensity, the external control of the amount of loaded charge is possible. The number of self-injected electrons is enhanced by increasing the laser pulse intensity and the density of the electron beam driver. The results represent that the accelerator operates in a highly loaded regime. Therefore, by raising the density of the electron beam driver and the laser pulse intensity, the final energy spread of the generated electron bunch increases. An interpretive approach to find the appropriate parameters for the laser pulse and the electron beam is proposed in this scheme.
プラズマ航跡場加速器（PWFA）における高電荷電子バンチ生成のための新規手法を、電子ビームとレーザーパルスの同時伝搬に基づいて提案する。電子ビームドライバーの前方におけるレーザーパルスの伝搬がバブルの膨張を引き起こし、その結果としてPWFAへの電子入射が生じることが観測される。本手法では、加速構造を詳細に検討し、バブルの時間発展過程について考察する。プラズマ中におけるレーザーパルスと電子ビームドライバーの伝搬速度の差異、およびレーザーパルス存在下での電子ビームドライバー密度の変化が、バブル半径の増大を引き起こす。PWFAにおけるレーザーパルスの利用により、電子ビームドライバーの総電荷の3倍に相当する電荷を有する超短パルス（10 fs）電子バンチの生成が可能となる。初期電子ビームドライバー密度とレーザーパルス強度を変化させることにより、入射電荷量の外部制御が実現できることが示される。自己入射電子数は、レーザーパルス強度と電子ビームドライバー密度の増加に伴って増大する。これらの結果は、当該加速器が高負荷領域で動作することを示している。したがって、電子ビームドライバー密度とレーザーパルス強度を上昇させると、生成される電子バンチの最終エネルギー広がりが増大する。本方式では、レーザーパルスと電子ビームの適切なパラメータを決定するための解釈的アプローチを提案する。