伯克利實驗室激光加速器(BELLA)中心曾演示了一種極其緊湊的粒子加速器方法——激光等離子體粒子加速器(LPA)，它可以在厘米范圍內實現對粒子能量的加速和提高，而相同程度下的傳統方法則需要數十米的范圍。這是一種全新的粒子能量加速和提高的方法，它通過氣體發射的強激光束產生一種等離子波，從而推動著帶電粒子高速前行，可以在更為緊湊的體積下實現與傳統方法相同的光束能量，對生物醫學治療、自由電子激光研究和防止核擴散等領域都具有極大的吸引力，甚至可以成為新一代對撞機的基本方法。
BELLA中心曾經演示了在高激光功率的加持下，通過利用LPA可以在20cm內將電子加速到78億電子伏特的能量。成功證明了這種方法可以在極短的時間內將與世界電網能量相當的輸出聚焦成一根頭發直徑大小的脈沖，但這種脈沖僅能每秒發出一個，在應用方面造成了巨大的限制。
在這一背景下，伯克利實驗室的研究人員將重點放在了LPA開發工作的局限性上，并已經找到了使用“光纖激光器”的新途徑。伯克利實驗室的加速器技術和應用物理學(ATAP)分部的主任Cameron Geddes對此表示：“隨著光纖激光器和激光等離子加速器相關技術的突破，未來可以將它們相互結合，開發一種可用于各種應用的新一代緊湊型和精密可控的加速器。”
伯克利實驗室科學家Tong Zhou正進行光纖激光器組合實驗
為此，伯克利實驗室將與密歇根大學和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室合作開發一種基于光纖激光器的“相干光束組合”方案，旨在產生足以驅動LPA的脈沖能量的基礎上，還能實現每秒發射1000個脈沖的重復率。
“相干光束組合”方案示意圖
該方案的短期目標通過在空間、時間和光譜等維度上將能量較低的光纖激光脈沖(脈沖長度30~50 fs，峰值功率：200 mJ)“相干組合”成峰值功率遠大于1 TW，這是光纖激光器從未達到的最高能量和峰值功率，足以滿足LPA的要求。
該項目的負責人Tong Zhou對此表示：“與傳統激光器相比，我們在功耗和散熱方面對其進行了改進，成功解決了高功率激光器的制造問題。”該方案的長期目標是將其應用于高能物理領域的對撞機中，為此，LPA需要在30~100 fs的短脈沖中賦予其10 J的激光功率，并將其重復率提高到10000-1 s，其要求遠超于現有的激光技術，而光纖激光器恰是解決這個問題的最佳候選者之一，同時可以為LPA的許多衍生應用提供動力。
此外，在這樣一個系統中，不能只看重其功率的大小，還需要注重其精密控制能力，因為它必須將頭發一樣細的光束傳送到內徑僅比其大幾倍的毛細管中，這無論在角度還是在位置方面，都需要極其精準的控制能力。Geddes也表示：“我們不僅要建立一個設置功率和能量記錄的激光系統，還要建立最先進的控制系統，然后用它來實現世界上第一個高平均功率、高重復率、激光驅動的加速器。”
