a Velocity-controlled spatio-temporal (ST) laser drivers offer a route to tailoring laser–plasma interactions by allowing the velocity of the intensity peak to be controlled independently of the envelope group velocity. In this work, we present a simulation-design workflow for PIC modelling of subluminal velocity-controlled ST pulses in OSIRIS based on a Maxwell-consistent spectral construction expressed as a superposition of exact vacuum solutions, and we describe its discrete -space representation for numerical initialisation. We then examine wakefield excitation with velocity-controlled drivers, showing how the ST geometry couples the effective longitudinal extent of the high-intensity region to the transverse scale and deriving scaling guidelines for near-resonant excitation in the subluminal regime. We also show that, although these drivers are constructed to be shape-invariant in vacuum, their structure can be modified by the laser–plasma interaction in the nonlinear regime, an effect that should be taken into account when designing wakefield accelerators with ST pulses. Finally, we discuss the geometric constraints that make long-distance simulations costly, including focus–envelope slippage and strong transverse expansion, and we show that continuous wall injection can reproduce the intended vacuum propagation while substantially reducing the transverse domain size. Together, these results provide practical guidelines for accurate and computationally efficient PIC simulations of velocity-controlled ST drivers in wakefield-relevant regimes.
速度制御された時空間(ST)レーザードライバーは、強度ピークの速度をエンベロープ群速度から独立に制御できるようにすることで、レーザー–プラズマ相互作用を調整する経路を提供する。本研究では、厳密な真空中の解の重ね合わせとして表現されるMaxwell整合スペクトル構成に基づき、OSIRISにおける亜光速速度制御STパルスのPICモデリングのためのシミュレーション設計ワークフローを提示し、数値初期化のためのその離散-空間表現について述べる。次に、速度制御ドライバーによるウェイクフィールド励起を調べ、ST幾何学が高強度領域の実効的な縦方向の広がりを横方向スケールにどのように結合するかを示し、亜光速領域における近共鳴励起のためのスケーリング指針を導出する。また、これらのドライバーは真空中では形状不変として構成されているが、非線形領域でのレーザー–プラズマ相互作用によってその構造が変更され得ることを示す。この効果は、STパルスを用いたウェイクフィールド加速器を設計する際に考慮に入れるべきである。最後に、フォーカス–エンベロープスリッページや強い横方向膨張を含む、長距離シミュレーションを高コストにする幾何学的制約について議論し、連続壁注入が横方向領域サイズを大幅に削減しながら意図した真空中の伝搬を再現できることを示す。これらの結果はまとめて、ウェイクフィールド関連領域における速度制御STドライバーの正確かつ計算効率の高いPICシミュレーションのための実用的な指針を提供する。