Via three-dimensional particle-in-cell simulations, the self-mode-transition of a laser-driven electron acceleration from laser wakefield to plasma-wakefield acceleration is studied. In laser wakefield accelerator (LWFA) mode, an intense laser pulse creates a large amplitude wakefield resulting in high-energy electrons. Along with the laser pulse depletion, the electron bunch accelerated in the LWFA mode drives a plasma wakefield. Then, after the plasma wakefield accelerator mode is established, electrons are trapped and accelerated in the plasma wakefield. The mode transition process and the characteristics of the accelerated electron beam are presented.
REFERENCES
1.
S. P. D.
Mangles
, C. D.
Murphy
, Z.
Najmudin
, A. G. R.
Thomas
, J. L.
Collier
, A. E.
Dangor
, E. J.
Divall
, P. S.
Foster
, J. G.
Gallacher
, C. J.
Hooker
, D. A.
Jaroszynski
, A. J.
Langley
, W. B.
Mori
, P. A.
Norreys
, F. S.
Tsung
, R.
Viskup
, B. R.
Walton
, and K.
Kruchelnick
, Nature (London)
431
, 535
(2004
).2.
C. G. R.
Geddes
, Cs.
Toth
, J.
van Tilborg
, E.
Esarey
, C. B.
Schroeder
, D.
Bruhwiler
, C.
Nieter
, J.
Cary
, and W. P.
Leemans
, Nature (London)
431
, 538
(2004
).3.
J.
Faure
, Y.
Glinec
, A.
Pukhov
, S.
Kiselev
, S.
Gordienko
, E.
Lefevre
, J. -P.
Rousseau
, F.
Burgy
, and V.
Malka
, Nature (London)
431
, 541
(2004
).4.
C. G. R.
Geddes
, Cs.
Toth
, J.
van Tilborg
, E.
Esarey
, C. B.
Schroeder
, D.
Bruhwiler
, C.
Nieter
, J.
Cary
, and W. P.
Leemans
, Phys. Plasmas
12
, 056709
(2005
).5.
N. A. M.
Hafz
, T. M.
Jung
, I. W.
Choi
, S. K.
Lee
, K. H.
Pae
, V. V.
Kulagin
, J. H.
Sung
, T. J.
Yu
, K. -H.
Hong
, T.
Hosokai
, J. R.
Cary
, D. -K.
Ko
, and J.
Lee
, Nat. Photonics
2
, 571
(2008
).6.
E.
Esarey
, C. B.
Schroeder
, and W. P.
Leemans
, Rev. Mod. Phys.
81
, 1229
(2009
).7.
K.
Nakamura
, B.
Nagler
, Cs.
Tóth
, C. G. R.
Geddes
, C. B.
Schroeder
, E.
Esarey
, and W. P.
Leemans
, Phys. Plasmas
14
, 056708
(2007
).8.
W.
Lu
, M.
Tzoufras
, C.
Joshi
, F. S.
Tsung
, W. B.
Mori
, J.
Vieira
, R. A.
Fonseca
, and L. O.
Silva
, Phys. Rev. ST Accel. Beams
10
, 061301
(2007
).9.
W. P.
Leemans
, B.
Nagler
, A. J.
Gonsalves
, Cs.
Tóth
, K.
Nakamura
, C. G. R.
Geddes
, E.
Esarey
, C. B.
Schroeder
, and S. M.
Hooker
, Nat. Phys.
2
, 696
(2006
).10.
A.
Caldwell
, K.
Lotov
, A.
Pukhov
, and F.
Simon
, Nat. Phys.
5
, 363
(2009
).11.
P.
Chen
, J. M.
Dawson
, R. W.
Huff
, and T.
Katsouleas
, Phys. Rev. Lett.
54
, 693
(1985
).12.
P.
Muggli
, B. E.
Clayton
, S.
Deng
, F. -J.
Decker
, M. J.
Hogan
, C.
Huang
, R.
Iverson
, C.
Joshi
, T. C.
Katsouleas
, S.
Lee
, W.
Lu
, K. A.
Marsh
, W. B.
Mori
, C. L.
O’Connell
, P.
Raimondi
, R.
Siemann
, and D.
Walz
, Phys. Rev. Lett.
93
, 014802
(2004
).13.
C. L.
O’Connell
, C. D.
Barnes
, F. -J.
Decker
, M. J.
Hogan
, R.
Iverson
, P.
Krejcik
, R.
Siemann
, D. R.
Walz
, C. E.
Clayton
, C.
Huang
, D. K.
Johnson
, C.
Joshi
, W.
Lu
, K. A.
Marsh
, W.
Mori
, M.
Zhou
, S.
Deng
, T.
Katsouleas
, P.
Muggli
, and E.
Oz
, Phys. Rev. ST Accel. Beams
9
, 101301
(2006
).14.
M. J.
Hogan
, C. D.
Clayton
, F. J.
Decker
, S.
Deng
, P.
Emma
, C.
Huang
, R. H.
Iverson
, D. K.
Johnson
, C.
Joshi
, T.
Katsouleas
, P.
Krejcik
, W.
Lu
, W. B.
Mori
, P.
Muggli
, C. L.
O’Connell
, E.
Oz
, R. H.
Siemann
, and D.
Walz
, Phys. Rev. Lett.
95
, 054802
(2005
).15.
I.
Blumenfeld
, C. E.
Clayton
, F. -J.
Decker
, M. J.
Hogan
, C.
Huang
, R.
Ischebeck
, R.
Iverson
, C.
Joshi
, T.
Katsouleas
, N.
Kriby
, W.
Lu
, K. A.
Marsh
, W. B.
Morri
, P.
Muggli
, E.
Oz
, R. H.
Siemann
, D.
Walz
, and M.
Zhou
, Nature (London)
445
, 741
(2007
).16.
E.
Kallos
, T.
Katsouleas
, W. D.
Kimura
, K.
Kusche
, P.
Muggli
, I.
Pavlishin
, I.
Pogorelsky
, D.
Stolyarov
, and V.
Yakimenko
, Phys. Rev. Lett.
100
, 074802
(2008
).17.
B.
Hidding
, T.
Königstein
, J.
Osterholz
, S.
Karsch
, O.
Willi
, and G.
Pretzler
, Phys. Rev. Lett.
104
, 195002
(2010
).18.
K. H.
Pae
, I. W.
Choi
, S. J.
Hahn
, and J.
Lee
, Proceedings of Advanced Lasers and Their Applications Workshop
, Seogwipo, Jeju, 7–9 May 2009
[
Quantum Electronics Division, Opt. Soc. Korea
8
, 10
(2009
)].19.
J. B.
Rosenzweig
, B.
Breizman
, T.
Katsouleas
, and J. J.
Su
, Phys. Rev. A
44
, R6189
(1991
).20.
W.
Lu
, C.
Huang
, M.
Zhou
, M.
Tzoufras
, F. S.
Tsung
, W. B.
Mori
, and T.
Katsouleas
, Phys. Plasmas
13
, 056709
(2006
).© 2010 American Institute of Physics.
2010
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.