Quasi-monoenergetic electron acceleration in relativistic laser-plasmas

Using Particle-in-Cell simulations as well as analytical theory we study electron acceleration in underdense plasmas both in the Bubble regime and in the weakly relativistic periodic wake fields. In the Bubble regime, electron trapping is taken as a function of the propagated distance. The number of trapped electrons depends on the effective phase velocity of the X-point at the rear of the Bubble. For the weakly relativistic periodic wakes, we show that the phase synchronism between the wake and the relativistic electrons can be maintained over very long distances when the plasma density is tapered properly. Moreover, one can use layered plasmas to control and improve the accelerated beam quality. To cite this article: A. Pukhov et al., C. R. Physique 10 (2009).

RésuméA partir de simulations numériques et de théorie analytique, on étudie l'accélération d'électrons dans des plasmas sous-denses, à la fois dans le régime de la bulle et dans le régime du champ de sillage périodique faiblement relativiste. Dans le régime de la bulle le piégeage électronique est considéré comme une fonction de la distance de propagation. Le nombre d'électrons piégés dépend de la vitesse de phase effective du point X à l'arrière de la bulle. Dans le régime du champ de sillage périodique faiblement relativiste, on montre que la synchronisation de phase entre le sillage et les électrons relativistes peut être maintenu sur de longues distances à condition que la densité de plasma soit correctement profilée. De plus, on peut utiliser des couches de plasmas pour contrôler et améliorer la qualité du faisceau. Pour citer cet article : A. Pukhov et al., C. R. Physique 10 (2009).