对超强超短脉冲激光-等离子体中高能电子加速的研究，有着非常重要的应用前景，吸引了许多科学工作者对其不断探索。提高激光的强度是激光工作者孜孜不倦的追求。激光的能量越高，脉冲宽度越短，则峰值功率越高。

2019年底，“新一代超强超短激光综合实验装置”项目通过国家自然科学基金委员会组织专家的测试，顺利完成验收，该装置将基于激光尾波场加速器实现台式化XFEL 输出的原理验证。该装置由高性能重复频率百太瓦级超强超短激光系统、中红外新波段可调谐超强超短激光系统、激光尾波场电子加速与台式化X 射线波段自由电子激光(XFEL)系统、高次谐波XUV相干光源系统等四个系统组成。 首次观察到基于激光加速的自由电子激光辐射非线性放大效应，并在激光尾波场电子加速、中红外新波段超强超短激光、激光驱动高次谐波产生等研究中取得了国际领先水平成果。

超强超短激光驱动

成功产生反物质——超快正电子源，这一发现将在材料的无损探测、激光驱动正负电子对撞机、癌症诊断等领域具有重大应用。小型台式激光器已经能够提供高重复频率超短脉宽超高功率的激光脉冲输出，超强超短激光驱动的粒子加速器，突破了传统射频加速器的加速电场极限，提供了超高加速梯度，极大的降低了加速器的规模和成本，将会在众多领域如癌症的质子治疗、自由电子激光、生物医学高分辨率成像、材料检测及高能粒子物理研究中得到广泛应用，并将带来显著的经济效益和社会效益。

脉冲X射线机

该装置主要由电子光学系统(包括注入器、透镜、脉冲发生器、电子枪等)、射频高压电源和机械系统等部分组成.由于它一方面能像普通的闪光X射线照相或阴影射线照相，另一方面又能使X射线脉冲贯穿各种不同厚度的材料，特别是高原子序数的元素如铀，因而它具有一定的完成清晰边界爆轰炸药和爆炸驱动金属系统射线照相的精确测定的能力.闪光X射线照相，是完成与爆轰波和冲击波有关实验的一项重要诊断技术，是发展核物理，特别是核武器物理技术的一项必不可少的实验手段。

自由电子激光器

是一种新型的强相干辐射源。由于它可能具有高功率、高效率、波长的大范围调谐和超短脉冲的时间结构等一系列优良特性而受到人们的格外重视。是利用相对论电子束通过周期磁场将电子束的动能转换为辐射能。适宜于研究光与原子、分子和凝固态物质的相互作用, 这类研究涉及到固体表面物理、半导体物理、超导体、凝聚态物理、化学、光谱学、非线性光学、生物学、医学、材料、能源、通信、国防和技术科学等多个方面。

激光尾波场电子加速

利用超短超强激光在等离子体中激发出的高强度尾波场来实现电子加速的方案也取得了巨大进展。相对于传统的射频腔加速器，这种新型的加速器由于以等离子体为介质，可以突破传统加速器中加速梯度小于100MV/m的限制,其加速梯度可以达到100GV/m。电子在这样的加速场下，在厘米量级的距离内就可以获得GeV的能量。随着台面型超短超强激光器的发展，新一代实用化的台面型电子加速器有望在不远的将来得以实现。

台式X射线激光器

 X射线激光器是一种高亮度、短波长相干光源并可以短脉冲方式运行的激光器，它在需要高时空分辨的微观快过程的研究领域有着广阔的应用前景。台式X射线激光器的前景一直吸引着化学家和生物学家的注意.这样的台式X射线激光器可以揭示细胞内部活动的秘密或使研究者更好地了解化学作用.对于核聚变专家来说,X射线激光器可提供更好的加热等离子体的方法。

相干光源系统

在光纤通信中，必须要用相干光来载送信号的载波。在光学上，相干光是指“在时间或空间的任意点上，特别是在垂直于光的传播方向的平面上的一个区域内，或在空间的一个特定点的所有时间里，光的所有参数都可以预测并相关的光”。