Laser wakefield acceleration (LWFA) was studied using ablated plasmas as the target medium. A low density laser-ablated plasma (carbon and fluorine) was produced by focusing a 100 mJ, 10 ns pulse from a Nd : YAG laser onto the surface of a plastic target to a peak intensity of 3 × 1010 W cm−2. A 30 fs interaction pulse from the HERCULES Ti : sapphire laser system with 30 TW laser power subsequently irradiated the plasma at a peak intensity of 3 × 1018 W cm−2. The plasma density profile was varied in situ by changing the time delay between the two laser pulses. It was observed that electron energies up to 120 MeV with monoenergetic features were observed. For larger delays, the electron beam charge increases while the transmittance of the interaction pulse decreases. This correlation suggests that pump depletion occurs due to wake excitation. The use of an ablated plasma target enables LWFA operation at much higher repetition rates due to the fast plasma dynamics and adds flexibility of plasma parameters such as temperature, charge state and ion composition.
レーザー航跡場加速（LWFA）を、アブレーションされたプラズマをターゲット媒質として用いて研究した。低密度のレーザーアブレーションプラズマ（炭素とフッ素）は、Nd:YAGレーザーからの100 mJ、10 nsパルスをプラスチックターゲット表面に集光し、3 × 10^10 W cm^-2のピーク強度で生成した。Ti:サファイアレーザーシステムからの30 fs、30 TWの相互作用パルスが、その後、3 × 10^18 W cm^-2のピーク強度でプラズマを照射した。プラズマ密度分布は、2つのレーザーパルス間の時間遅延を変えることにより、その場で変化させた。電子エネルギーが120 MeVまで、単色性の特徴を伴って観測されることがわかった。より大きな遅延では、電子ビーム電荷が増加する一方、相互作用パルスの透過率は減少する。この相関は、航跡場励起によるポンプ depletion（ポンプ消耗）が発生することを示唆している。アブレーションされたプラズマターゲットの使用により、高速なプラズマダイナミクスに起因してLWFAをはるかに高い繰り返し率で動作させることが可能となり、温度、電荷状態、イオン組成などのプラズマパラメータの柔軟性も付加される。