We performed laser wakefield electron acceleration experiments using laser powers up to 100 TW in the 'bubble' regime. The measured angularly resolved energy spectra of the electron beam showed evidence of betatron oscillations during the acceleration process. Through diagnosis of these oscillations, electron injection into the wakefield could be controlled through adjustment of the shape of the laser focal spot or through changes in the plasma density. Several different acceleration regimes could be accessed including (i) injection of a single electron bunch into the wakefield 'bubble' (ii) multiple injection of several electron bunches and/or (iii) production of a transverse break up of the electron beam within the 'bubble' due to an asymmetry of the wakefield. We apply analytical formulae for electron motion in a wakefield to understand the experimental data.
我々は、バブル領域において最大100 TWのレーザー出力を用いたレーザー航跡場電子加速実験を実施した。測定された電子ビームの角度分解エネルギースペクトルは、加速過程におけるベータトロン振動の証拠を示した。これらの振動の診断を通じて、レーザーフォーカルスポットの形状調整またはプラズマ密度の変更により、航跡場への電子入射を制御できることが明らかになった。複数の異なる加速領域が実現可能であり、それには(i)航跡場バブルへの単一電子バンチの入射、(ii)複数電子バンチの多重入射、および/または(iii)航跡場の非対称性によるバブル内での電子ビームの横方向分裂の生成が含まれる。我々は、航跡場内の電子運動に関する解析式を適用し、実験データを理解することを試みた。