Laser-accelerated electron bunches and the secondary radiation sources they produce exhibit a unique temporal resolution for probing ultrafast physical processes owing to their ultrashort pulse duration. The inherently short temporal profile of these pulses leads to extremely high peak bunch currents, thereby enabling a wide range of practical applications. In this study, we propose and numerically investigate a method for generating such bunches by utilizing high-order harmonics through laser-plasma interaction as the driving pulse, which subsequently interacts with a thin target to produce an attosecond electron bunch. Two-dimensional particle-in-cell simulation results demonstrate that, using a driving laser with an intensity of W cm–2 (corresponding to ), it is possible to successfully generate an attosecond electron bunch exhibiting the following characteristics: a duration of approximately , an estimated charge on the order of a few , a geometric emittance of , and a divergence angle of (). Moreover, by systematically analyzing the effects of laser intensity and target positioning, we identified an optimized set of simulation parameters. Under these optimal conditions, the attosecond electron bunch maintained a duration of approximately 130 as over seven laser periods. This study establishes a solid foundation for generating ultrashort electron bunches using a simple configuration and opens new prospects for their application in advanced high-energy physics and attosecond science experiments.
レーザー加速電子バンチおよびそれらが生成する二次放射源は、その超短パルス持続時間により、超高速物理過程を探査するための独自の時間分解能を示す。これらのパルスが本質的に短い時間プロファイルを持つことで、非常に高いピークバンチ電流が生じ、幅広い実用的応用が可能となる。本研究では、レーザープラズマ相互作用による高次高調波を駆動パルスとして利用し、それが続いて薄膜ターゲットと相互作用してアト秒電子バンチを生成する方法を提案し、数値的に調査する。二次元粒子インセルシミュレーションの結果は、強度 W cm–2（ に相当する）の駆動レーザーを用いることで、以下の特性を持つアト秒電子バンチの生成に成功できることを実証している：約 の持続時間、数 のオーダーの推定電荷、 の幾何エミッタンス、および の発散角（）。さらに、レーザー強度とターゲット位置の影響を系統的に解析することにより、最適化されたシミュレーションパラメータの組を特定した。これらの最適条件下では、アト秒電子バンチは7レーザー周期にわたって約130 asの持続時間を維持した。本研究は、単純な構成で超短電子バンチを生成するための強固な基盤を確立し、先端的な高エネルギー物理学およびアト秒科学実験への応用に新たな展望を開くものである。