By adjusting the focus geometry of a spatially structured laser pulse, single, double, and treble quasi-monoenergetic electron beams were generated, respectively, in laser-wakefield acceleration. Single electron beam was produced as focusing the laser pulse to a single spot. While focusing the laser pulse to two spots that are approximately equal in energy and size and intense enough to form their own filaments, two electron beams were produced. Moreover, with a proper distance between those two focal spots, three electron beams emerged with a certain probability owing to the superposition of the diffractions of those two spots. The energy spectra of the multiple electron beams are quasi-monoenergetic, which are different from that of the large energy spread beams produced due to the longitudinal multiple-injection in the single bubble.

1.
E.
Esarey
,
C. B.
Schroeder
, and
W. P.
Leemans
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
1229
(
2009
).
2.
W. P.
Leemans
,
B.
Nagler
,
A. J.
Gonsalves
,
Cs.
Toth
,
K.
Nakamura
,
C. G. R.
Geddes
,
E.
Esarey
,
C. B.
Schroeder
, and
S. M.
Hooker
,
Nat. Phys.
2
,
696
(
2006
).
3.
X.
Wang
,
R.
Zgadzaj
,
N.
Fazel
,
Z.
Li
,
S. A.
Yi
,
X.
Zhang
,
W.
Henderson
,
Y.-Y.
Chang
,
R.
Korzekwa
,
H.-E.
Tsai
,
C.-H.
Pai
,
H.
Quevedo
,
G.
Dyer
,
E.
Gaul
,
M.
Martinez
,
A. C.
Bernstein
,
T.
Borger
,
M.
Spinks
,
M.
Donovan
,
V.
Khudik
,
G.
Shvets
,
T.
Ditmire
, and
M. C.
Downer
,
Nat. Commun.
4
,
1988
(
2013
).
4.
H. T.
Kim
,
K. H.
Pae
,
H. J.
Cha
,
I. J.
Kim
,
T. J.
Yu
,
J. H.
Sung
,
S. K.
Lee
,
T. M.
Jeong
, and
J.
Lee
,
Phys. Rev. Lett.
111
,
165002
(
2013
).
5.
T.
Tajima
and
J. M.
Dawson
,
Phys. Rev. Lett.
43
,
267
(
1979
).
6.
W. P.
Lemans
,
D.
Rodgers
,
P. E.
Catravas
,
C. G. R.
Geddes
,
G.
Fubiani
,
E.
Esarey
,
B. A.
Shadwick
,
R.
Donahue
, and
A.
Smith
,
Phys. Plasmas
8
,
2510
(
2001
).
7.
W.
Schumaker
,
G.
Sarri
,
M.
Vargas
,
Z.
Zhao
,
K.
Behm
,
V.
Chvykov
,
B.
Dromey
,
B.
Hou
,
A.
Maksimchuk
,
J.
Nees
,
V.
Yanovsky
,
M.
Zepf
,
A. G. R.
Thomas
, and
K.
Krushelnick
,
Phys. Plasmas
21
,
056704
(
2014
).
8.
G.
Sarri
,
W.
Schumaker
,
A.
Di Piazza
,
M.
Vargas
,
B.
Dromey
,
M. E.
Dieckmann
,
V.
Chvykov
,
A.
Maksimchuk
,
V.
Yanovsky
,
Z. H.
He
,
B. X.
Hou
,
J. A.
Nees
,
A. G. R.
Thomas
,
C. H.
Keitel
,
M.
Zepf
, and
K.
Krushelnick
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
255002
(
2013
).
9.
A.
Rousse
,
K.
Ta Phuoc
,
R.
Shah
,
A.
Pukhov
,
E.
Lefebvre
,
V.
Malka
,
S.
Kieselev
,
F.
Burgy
,
J.-P.
Rousseau
,
D.
Umstadter
, and
D.
Hulin
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
135005
(
2004
).
10.
S.
Kneip
,
C.
McGuffey
,
J. L.
Martins
,
S. F.
Martins
,
C.
Bellei
,
V.
Chvykov
,
F.
Dollar
,
R.
Fonseca
,
C.
Huntington
,
G.
Kalintchenko
,
A.
Maksimchuk
,
S. P. D.
Mangles
,
T.
Matsuoka
,
S. R.
Nagel
,
C. A. J.
Palmer
,
J.
Schreiber
,
K.
Ta Phuoc
,
A. G. R.
Thomas
,
V.
Yanovsky
,
L. O.
Silva
,
K.
Krushelnick
, and
Z.
Najmudin
,
Nat. Phys.
6
,
980
(
2010
).
11.
S.
Cipiccia
,
M. R.
Islam
,
B.
Ersfeld
,
R. P.
Shanks
,
E.
Brunetti
,
G.
Vieux
,
X.
Yang
,
R. C.
Issac
,
S. M.
Wiggins
,
G. H.
Welsh
,
M. P.
Anania
,
D.
Maneuski
,
R.
Montgomery
,
G.
Smith
,
M.
Hoek
,
D. J.
Hamilton
,
N. R. C.
Lemos
,
D.
Symes
,
P. P.
Rajeev
,
V. O.
Shea
,
J. M.
Dias
, and
D. A.
Jaroszynski
,
Nat. Phys.
7
,
867
(
2011
).
12.
W. C.
Yan
,
L. M.
Chen
,
D. Z.
Li
,
L.
Zhang
,
N. A. M.
Hafz
,
J.
Dunn
,
Y.
Ma
,
K.
Huang
,
L.
Su
,
M.
Chen
,
Z. M.
Sheng
, and
J.
Zhang
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
111
,
5825
(
2014
).
13.
S.
Corde
,
K.
Ta Phuoc
,
G.
Lambert
,
R.
Fitour
,
V.
Malka
, and
A.
Rousse
,
Rev. Mod. Phys.
85
,
1
(
2013
).
14.
K.
Ta Phuoc
,
S.
Corde
,
C.
Thaury
,
V.
Malka
,
A.
Tafzi
,
J. P.
Goddet
,
R. C.
Shah
,
S.
Sebban
, and
A.
Rousse
,
Nat. Photonics
6
,
308
(
2012
).
15.
N. D.
Powers
,
I.
Ghebregziabher
,
G.
Golovin
,
C.
Liu
,
S.
Chen
,
S.
Banerjee
,
J.
Zhang
, and
D. P.
Umstadter
,
Nat. Photonics
8
,
28
(
2013
).
16.
G.
Sarri
,
D. J.
Corvan
,
W.
Schumaker
,
J. M.
Cole
,
A.
Di Piazza
,
H.
Ahmed
,
C.
Harvey
,
C. H.
Keitel
,
K.
Krushelnick
,
S. P. D.
Mangles
,
Z.
Najmudin
,
D.
Symes
,
A. G. R.
Thomas
,
M.
Yeung
,
Z.
Zhao
, and
M.
Zepf
,
Phys. Rev. Lett.
113
,
224801
(
2014
).
17.
K.
Khrennikov
,
J.
Wenz
,
A.
Buck
,
J.
Xu
,
M.
Heigoldt
,
L.
Veisz
, and
S.
Karsch
,
Phys. Rev. Lett.
114
,
195003
(
2015
).
18.
A.
Pukhov
and
J.
Meyer-ter Vehn
,
Appl. Phys. B
74
,
355
(
2002
).
19.
I.
Kostyukov
,
A.
Pukhov
, and
S.
Kiselev
,
Phys. Plasmas
11
,
5256
(
2004
).
20.
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
).
21.
A.
Oguchi
,
A.
Zhidkov
,
K.
Takano
,
E.
Hotta
,
K.
Nemoto
, and
K.
Nakajima
,
Phys. Plasmas
15
,
043102
(
2008
).
22.
H.
Yoshitama
,
T.
Kameshima
,
Y. Q.
Gu
,
Y.
Guo
,
C. Y.
Jiao
,
H. J.
Liu
,
H. S.
Peng
,
C. M.
Tang
,
X. D.
Wang
,
X. L.
Wen
,
T. S.
Wen
,
Y. C.
Wu
,
B. H.
Zhang
,
Q. H.
Zhu
,
X. J.
Huang
,
W. M.
An
,
W. H.
Huang
,
C. X.
Tang
,
Y. Z.
Lin
,
X. D.
Wang
,
L. M.
Chen
,
H.
Kotaki
,
M.
Kando
, and
K.
Nakajima
,
Chin. Phys. Lett.
25
,
2938
(
2008
).
23.
Y.
Ma
,
L. M.
Chen
,
N. A. M.
Hafz
,
D. Z.
Li
,
K.
Huang
,
W. C.
Yan
,
J.
Dunn
,
Z. M.
Sheng
, and
J.
Zhang
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
161110
(
2014
).
24.
N. A. M.
Hafz
,
S. K.
Lee
,
T. M.
Jeong
, and
J. M.
Lee
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A
637
,
S51
(
2011
).
25.
S. Y.
Kalmykov
,
A.
Beck
,
S. A.
Yi
,
V. N.
Khudik
,
M. C.
Downer
,
E.
Lefebvre
,
B. A.
Shadwick
, and
D. P.
Umstadter
,
Phys. Plasmas
18
,
056704
(
2011
).
26.
B. F.
Shen
,
Y. C.
Wu
,
K. G.
Dong
,
B.
Zhu
,
Y. Q.
Gu
,
L. L.
Ji
,
C. Y.
Jiao
,
J.
Teng
,
W.
Hong
,
Z. Q.
Zhao
,
L. F.
Cao
,
X. F.
Wang
, and
M. Y.
Yu
,
Phys. Plasmas
19
,
033106
(
2012
).
27.
W. T.
Li
,
J. S.
Liu
,
W. T.
Wang
,
Q.
Chen
,
H.
Zhang
,
Y.
Tian
,
Z. J.
Zhang
,
R.
Qi
,
C.
Wang
,
Y. X.
Leng
,
R. X.
Li
, and
Z. Z.
Xu
,
Phys. Plasmas
20
,
113106
(
2013
).
28.
C.-L.
Chang
,
C.-T.
Hsieh
,
Y.-C.
Ho
,
Y.-S.
Chen
,
J.-Y.
Lin
,
J.
Wang
, and
S.-Y.
Chen
,
Phys. Rev. E
75
,
036402
(
2007
).
29.
M.
Vargas
,
W.
Schumaker
,
P.
Cummings
,
V.
Chvykov
,
V.
Yanovsky
,
A.
Maksimchuk
,
K.
Krushelnick
, and
A. G. R.
Thomas
,
AIP Conf. Proc.
1507
,
336
(
2012
).
30.
T.
Hosokai
,
K.
Kinoshita
,
T.
Watanabe
,
K.
Yoshii
,
T.
Ueda
,
A.
Zhidokov
,
M.
Uesaka
,
K.
Nakajima
,
M.
Kando
, and
H.
Kotaki
, in
Proceedings of the European Particle Accelerator Conference
(
2002
), pp.
981
983
.
31.
C.
Nieter
and
J. R.
Cary
,
J. Comput. Phys.
196
,
448
473
(
2004
).
32.
P.
Sprangle
,
C. M.
Tang
, and
E.
Esarey
,
IEEE Trans. Plasma Sci.
15
,
145
(
1987
).
33.
M.
Wen
,
B. F.
Shen
,
X. M.
Zhang
,
L. L.
Ji
,
W. P.
Wang
,
J. C.
Xu
, and
Y. H.
Yu
,
Phys. Plasmas
17
,
103113
(
2010
).
You do not currently have access to this content.