We report on recent progress on laser-plasma acceleration using a low energy and high-repetition rate laser system. Using only few milliJoule laser energy, in conjunction with extremely short pulses composed of a single optical cycle, we demonstrate that the laser-plasma accelerator (LPA) can be operated close to the resonant blowout regime. This results in the production of high charge electron beams (>10 pC) with peaked energy distributions in the few MeV range and relatively narrow divergence angles. We highlight the importance of the plasma density profile and gas jet design for the performance of the LPA. In this extreme regime of relativistic laser-plasma interaction with near-single-cycle laser pulses, we find that the effect of group velocity dispersion and carrier envelope phase can no longer be neglected. These advances bring LPAs closer to real scientific applications in ultrafast probing.
我々は、低エネルギーかつ高繰り返し率のレーザーシステムを用いたレーザープラズマ加速における最近の進展について報告する。わずか数ミリジュールのレーザーエネルギーと、単一光学サイクルからなる極めて短いパルスを用いることで、レーザープラズマ加速器（LPA）が共鳴的ブローアウト領域に近い状態で動作可能であることを実証する。これにより、数MeV領域のピークエネルギーと比較的狭い発散角を有する高電荷電子ビーム（>10 pC）の生成が可能となる。我々は、LPAの性能に対するプラズマ密度プロファイルとガスジェット設計の重要性を強調する。近単一サイクルレーザーパルスを用いたこの極端な相対論的レーザープラズマ相互作用の領域では、群速度分散とキャリアエンベロープ位相の影響をもはや無視できないことが分かる。これらの進展により、LPAは超高速プロービングにおける実際の科学的応用に一層近づく。