By using three-dimensional particle-in-cell simulations, we investigate the dynamics of ultraintense Laguerre–Gaussian (LG) laser pulses interacting with a wire target. When a relativistic LG-mode laser pulse sweeps a wire target, annular electron bunches with attosecond duration are periodically dragged out of the left tip of the wire. Due to the radial laser electric field force exerted on the electrons, the annular bunches are tightly constrained near the target surface and steadily propagate along the wire. A strong return current is thus induced to satisfy the plasma neutralization condition. Once leaving from the right tip of the target, the electron emission angle gradually decreases and each hollow electron bunch is converged into an electron disc. Under the action of the longitudinal electric field, electrons are continuously accelerated to 100s MeV. At the same time, the laser angular momentum is transferred efficiently to the beam angular momentum (BAM) of the bunches. The structure of the dense short electron bunches is stable and keeps intact for more than 300 fs. We can manipulate the quality of the bunches by changing the laser and target parameters, such as the laser handedness and intensity, beam waist radius, wire length and radius. The scheme paves the way for the generation of high-quality attosecond electron bunches with low divergence, high beam charge and large BAM, which will have wide-range applications in various domains.
三次元粒子インセルシミュレーションを用いて、超高強度ラゲールガウス（LG）レーザーパルスとワイヤーターゲットとの相互作用のダイナミクスを調査する。相対論的LGモードレーザーパルスがワイヤーターゲットを掃引する際、アト秒持続時間の環状電子バンチがワイヤー先端から周期的に引き出される。レーザーの動径方向電場の力により、環状バンチはターゲット表面近傍に強く閉じ込められ、ワイヤーに沿って安定に伝播する。これにより、プラズマ中和条件を満たすための強いリターン電流が誘起される。ターゲット右端から離脱する際、電子放出角度は徐々に減少し、各環状電子バンチは円盤状電子バンチへと収束する。縦方向電場の作用下で、電子は連続的に100 MeV台まで加速される。同時に、レーザーの軌道角運動量はバンチのビーム軌道角運動量（BAM）へと効率的に転換される。高密度の短い電子バンチの構造は安定であり、300 fs以上にわたってその形状を維持する。レーザーのヘリシティーや強度、ビームウエスト半径、ワイヤー長や半径などのレーザーおよびターゲットパラメータを変更することで、バンチの品質を制御できる。本手法は、低発散、高電荷、大きなBAMを有する高品質アト秒電子バンチの生成への道を開くものであり、様々な分野での広範な応用が期待される。