The laser–plasma accelerator (LPA) presently provides electron beams with a typical current of a few kA, a bunch length of a few fs, energy in the few hundred MeV to several GeV range, a divergence of typically 1 mrad, an energy spread of the order of 1%, and a normalized emittance of the order of π.mm.mrad. One of the first applications could be to use these beams for the production of radiation: undulator emission has been observed but the rather large energy spread (1%) and divergence (1 mrad) prevent straightforward free-electron laser (FEL) amplification. An adequate beam manipulation through the transport to the undulator is then required. The key concept proposed here relies on an innovative electron beam longitudinal and transverse manipulation in the transport towards an undulator: a 'demixing' chicane sorts the electrons according to their energy and reduces the spread from 1% to one slice of a few ‰ and the effective transverse size is maintained constant along the undulator (supermatching) by a proper synchronization of the electron beam focusing with the progress of the optical wave. A test experiment for the demonstration of FEL amplification with an LPA is under preparation. Electron beam transport follows different steps with strong focusing with permanent magnet quadrupoles of variable strength, a demixing chicane with conventional dipoles, and a second set of quadrupoles for further focusing in the undulator. The FEL simulations and the progress of the preparation of the experiment are presented.
レーザープラズマ加速器（LPA）は現在、典型的な電流が数kA、バンチ長が数fs、エネルギーが数百MeVから数GeVの範囲、発散が典型的に1mrad、エネルギー広がりが約1%、規格化エミッタンスが約π・mm・mradの電子ビームを提供する。最初の応用の一つとして、これらのビームを放射光生成に利用することが考えられる。アンジュレータ放射は観測されているが、比較的大きなエネルギー広がり（1%）と発散（1mrad）により、直接的な自由電子レーザー（FEL）増幅は妨げられる。アンジュレータへの輸送過程におけるビームの縦方向および横方向の操作が鍵となる。本稿で提案する主要な概念は、輸送系における電子ビームの縦方向および横方向の操作である。「デミキシング」チケインがエネルギーに応じて電子を選別し、エネルギー広がりを1%から数‰のスライスに低減する。また、「スーパーマッチング」により、光学波の進行に合わせて電子ビームの集束を同期させることで、アンジュレータ内で実効的な横方向サイズを一定に保つ。LPAビームを用いたFEL増幅の試験実験が準備中である。電子ビーム輸送は、可変強度の永久磁石四重極による強集束、従来型偏向磁石によるデミキシングチケイン、そしてアンジュレータ内でのさらなる集束のための第二の四重極群という段階を経る。FELシミュレーションと実験準備の進捗について報告する。