Three-dimensional particle-in-cell simulations show that the periodic solid-state structures irradiated by intense () laser pulses can generate collimated electron bunches with energies up to 30 MeV (and acceleration gradient of 11.5 GeV cm−2), if the microstructure period is equal to the laser wavelength. A one-dimensional model of piecewise acceleration in the microstructure is proposed and it is in a good agreement with the results of numerical simulations. It shows that the acceleration process for relativistic electrons can be theoretically infinite. In the simulations, the optimal target parameters (the width of the microstructure elements and the microstructure period) are determined. The explored parameters can be used for proof-of-principle experiments demonstrating an ultrahigh gradient acceleration by a number of identical and mutually coherent laser pulses (A Pukhov et al, Eur. Phys. J. Spec. Top. 223, 1197 (2014)).
三次元粒子インセルシミュレーションにより、高強度（）レーザーパルスで照射された周期的固体構造が、マイクロ構造周期がレーザー波長と等しい場合、最大30 MeVのエネルギー（および11.5 GeV cm⁻²の加速勾配）を持つコリメートされた電子バンチを生成できることが示された。マイクロ構造における区分的加速の一次元モデルを提案し、これは数値シミュレーションの結果と良好な一致を示す。このモデルは、相対論的電子の加速過程が理論上無限に持続可能であることを示している。シミュレーションにおいて、最適なターゲットパラメータ（マイクロ構造要素の幅とマイクロ構造周期）が決定された。検討されたパラメータは、複数の同一かつコヒーレントなレーザーパルスによる超高勾配加速を実証する原理実証実験に直接用いることができる（A. Pukhovら、Eur. Phys. J. Spec. Top. 223, 1197 (2014)）。