High quality electron beams have been produced in a laser-plasma accelerator driven by femtosecond laser pulses with a peak power of 26 TW. Electrons are produced with an energy up to 150 MeV from the 2 mm gas jet accelerator and the measured rms relative energy spread is less than 1%. Shot-to-shot stability in the central energy is 3%. Pepper-pot measurements have shown that the normalized transverse emittance is ∼1π mm mrad while the beam charge is in the range 2–10 pC. The generation of high quality electron beams is understood from simulations accounting for beam loading of the wakefield accelerating structure. Experiments and self-consistent simulations indicate that the beam peak current is several kiloamperes. Efficient transportation of the beam through an undulator is simulated and progress is being made towards the realization of a compact, high peak brilliance free-electron laser operating in the vacuum ultraviolet and soft x-ray wavelength ranges.
高出力26 TWのフェムト秒レーザーパルスを用いたレーザープラズマ加速器において、高品質の電子ビームが生成された。2 mmのガスジェット加速器から最大150 MeVのエネルギーを持つ電子が生成され、測定されたrms相対エネルギー広がりは1%未満である。中心エネルギーのショット間安定性は3%である。ペッパーポット法による測定では、規格化エミッタンスは約1π mm・mradであり、ビーム電荷は2〜10 pCの範囲である。高品質電子ビームの生成は、航跡場加速構造におけるビーム負荷効果を考慮したシミュレーションによって理解される。実験と自己無撞着シミュレーションは、ビームのピーク電流が数kAであることを示している。アンジュレータを通したビームの効率的な輸送がシミュレーションされ、真空紫外および軟X線波長域で動作するコンパクトで高ピーク輝度の自由電子レーザーの実現に向けた進展がなされている。