伯克利实验室激光加速器(BELLA)中心曾演示了一种极其紧凑的粒子加速器方法——激光等离子体粒子加速器(LPA)，它可以在厘米范围内实现对粒子能量的加速和提高，而相同程度下的传统方法则需要数十米的范围。这是一种全新的粒子能量加速和提高的方法，它通过气体发射的强激光束产生一种等离子波，从而推动着带电粒子高速前行，可以在更为紧凑的体积下实现与传统方法相同的光束能量，对生物医学治疗、自由电子激光研究和防止核扩散等领域都具有极大的吸引力，甚至可以成为新一代对撞机的基本方法。
BELLA中心曾经演示了在高激光功率的加持下，通过利用LPA可以在20cm内将电子加速到78亿电子伏特的能量。成功证明了这种方法可以在极短的时间内将与世界电网能量相当的输出聚焦成一根头发直径大小的脉冲，但这种脉冲仅能每秒发出一个，在应用方面造成了巨大的限制。
在这一背景下，伯克利实验室的研究人员将重点放在了LPA开发工作的局限性上，并已经找到了使用“光纤激光器”的新途径。伯克利实验室的加速器技术和应用物理学(ATAP)分部的主任Cameron Geddes对此表示：“随着光纤激光器和激光等离子加速器相关技术的突破，未来可以将它们相互结合，开发一种可用于各种应用的新一代紧凑型和精密可控的加速器。”
伯克利实验室科学家Tong Zhou正进行光纤激光器组合实验
为此，伯克利实验室将与密歇根大学和劳伦斯利弗莫尔国家实验室合作开发一种基于光纤激光器的“相干光束组合”方案，旨在产生足以驱动LPA的脉冲能量的基础上，还能实现每秒发射1000个脉冲的重复率。
“相干光束组合”方案示意图
该方案的短期目标通过在空间、时间和光谱等维度上将能量较低的光纤激光脉冲(脉冲长度30~50 fs，峰值功率：200 mJ)“相干组合”成峰值功率远大于1 TW，这是光纤激光器从未达到的最高能量和峰值功率，足以满足LPA的要求。
该项目的负责人Tong Zhou对此表示：“与传统激光器相比，我们在功耗和散热方面对其进行了改进，成功解决了高功率激光器的制造问题。”该方案的长期目标是将其应用于高能物理领域的对撞机中，为此，LPA需要在30~100 fs的短脉冲中赋予其10 J的激光功率，并将其重复率提高到10000-1 s，其要求远超于现有的激光技术，而光纤激光器恰是解决这个问题的最佳候选者之一，同时可以为LPA的许多衍生应用提供动力。
此外，在这样一个系统中，不能只看重其功率的大小，还需要注重其精密控制能力，因为它必须将头发一样细的光束传送到内径仅比其大几倍的毛细管中，这无论在角度还是在位置方面，都需要极其精准的控制能力。Geddes也表示：“我们不仅要建立一个设置功率和能量记录的激光系统，还要建立最先进的控制系统，然后用它来实现世界上第一个高平均功率、高重复率、激光驱动的加速器。”
