We have investigated the role that the transverse electric field of the laser plays in the acceleration of electrons in a laser wakefield accelerator operating in the quasi-blowout regime through particle-in-cell code simulations. In order to ensure that longitudinal compression and/or transverse focusing of the laser pulse is not needed before the wake can self-trap the plasma electrons, we have employed the ionization injection technique. Furthermore, the plasma density is varied such that at the lowest densities, the laser pulse occupies only a fraction of the first wavelength of the wake oscillation (the accelerating bucket), whereas at the highest density, the same duration laser pulse fills the entire first bucket. Although the trapped electrons execute betatron oscillations due to the ion column in all cases, at the lowest plasma density they do not interact with the laser field and the energy gain is all due to the longitudinal wakefield. However, as the density is increased, there can be a significant contribution to the maximum energy due to direct laser acceleration (DLA) of those electrons that undergo betatron motion in the plane of the polarization of the laser pulse. Eventually, DLA can be the dominant energy gain mechanism over acceleration due to the longitudinal field at the highest densities.
我々は、粒子インセルコードを用いたシミュレーションを通じて、準ブローアウト領域で動作するレーザー航跡場加速器における電子の加速において、レーザーの横方向電場が果たす役割を調査した。航跡場がプラズマ電子を自己捕捉する前に、レーザーパルスの縦方向圧縮および/または横方向集束が不要であることを確実にするため、我々は電離注入法を採用した。さらに、プラズマ密度を変化させ、最低密度ではレーザーパルスが航跡場の第一波長（加速バケット）の一部のみを占めるのに対し、最高密度では同じ持続時間のレーザーパルスが第一バケット全体を満たすようにした。すべての場合において、捕捉された電子はイオン柱によるベータトロン振動を実行するが、最低密度ではレーザー場と相互作用せず、エネルギー利得はすべて縦方向航跡場によるものである。しかし、密度が増加するにつれて、レーザーパルスの偏光面内でベータトロン運動を行う電子に対する直接レーザー加速（DLA）による最大エネルギーへの有意な寄与が生じ得る。最終的に、最高密度では、DLAが縦方向場による加速を上回る支配的なエネルギー利得機構となり得る。