A new scheme of generating high quality electron bunches via ionization injection triggered by an counter propagating laser pulse inside a beam driven plasma wake is proposed and examined via two-dimensional particle-in-cell (PIC) simulations. This scheme has two major advantages: first, the injection distance is easily tunable by varying the launching time or the focal position of the laser pulse; second, the electrons in each injected slice are released at nearly the same time. Both factors can significantly reduce the phase space mixing during the ionization injection process (Xu et al 2014 Phys. Rev. Lett. 112 035003, Xu et al 2014 Phys. Rev. Spec. Top.: Accel. Beams17 061301, Li et al 2013 Phys. Rev. Lett. 111 015003), leading to very small energy spreads (∼10 keV for slice,∼100 keV for the whole bunch) and very small normalized emittance (∼few nm). As an example, a 4.5 fs 0.4 pC electron bunch with normalized emittance of 3.3 nm, slice energy spread of 13 keV, absolute energy spread of 80 keV, and a brightness of A m−2rad−2 is obtained under realistic conditions. This scheme may have potential applications for future compact coherent light sources.
ビーム駆動プラズマ航跡場内の逆伝播レーザーパルスによる電離注入を介して高品質電子バンチを生成する新しいスキームを提案し、二次元粒子インセル（PIC）シミュレーションにより検証した。このスキームには二つの主な利点がある：第一に、注入距離はレーザーパルスの発射タイミングまたは焦点位置を変えることで容易に調整可能である；第二に、各注入スライス内の電子はほぼ同時に放出される。これらの二要因により、電離注入過程における位相空間混合を大幅に低減できる（Xuら 2014 Phys. Rev. Lett. 112 035003、Xuら 2014 Phys. Rev. Spec. Top. Accel. Beams 17 061301、Liら 2013 Phys. Rev. Lett. 111 015003）。その結果、非常に小さなエネルギー広がり（スライスで約10 keV、バンチ全体で約100 keV）と非常に小さな規格化エミッタンス（約数nm）が得られる。例として、現実的な条件下で、規格化エミッタンス3.3 nm、スライスエネルギー広がり13 keV、バンチ全体のエネルギー広がり80 keV、輝度 A m⁻²rad⁻² の4.5 fs、0.4 pCの電子バンチが得られる。このスキームは、将来のコンパクトなコヒーレント光源への応用が期待できる。