高強度レーザーは、コンパクトな装置で放射線防護の制約を軽減しながら、電子、陽子、中性子を生成する独自の能力を提供する。関与するメカニズムは粒子ごとに異なるが、いずれも高強度レーザーに依存している。ガスまたは固体ターゲットに集束されたレーザーパルスはまずプラズマを生成し、そこで電子は高強度レーザーパルスの強い電界によって加速される。加速された電子はその後、そのエネルギーを陽子、中性子、あるいはアルファ粒子に移す。
陽子および中性子生成
陽子生成には数多くの手法が用いられるが、最も一般的なのはターゲット・ノーマル・シート加速（TNSA）である。この手法では、集束高強度ビームを照射したマイクロメートル厚の金属箔を用い、数MeVのエネルギー、短パルス幅、小スポットサイズを持つ指向性陽子ビームを発生させる。この陽子源はコンパクトで指向性が高いため、腫瘍を標的とした医療治療において極めて有用である。
中性子生成においては、高速電子または高速陽子の生成に続き核反応を起こすプロセスに依存する。したがって、いずれの場合も、レーザー・ウェイクフィールド加速による電子加速、あるいはターゲット・ノーマル・シート加速による陽子加速を目的とした高強度レーザーが必要となる。
時間コントラストと振幅の専門技術
陽子生成プロセスは時間コントラストと時間品質に強く依存するため、プレパルスとASEバックグラウンドの一方、およびスペクトル位相の他方を最小化するための専門的な取り組みが必要である。
Amplitude社は専用計測装置「Sequoia」を用いたコントラスト計測において20年以上の実績を有し、これによりチタンサファイア系ペタワットレーザーのコントラスト向上を実現。当初は飽和吸収体、後に二重CPA構造のXPW、さらに近年では効率的かつ信頼性の高い陽子生成に必要なコントラスト要件を満たすOPCPAシードレーザー技術へと発展を遂げた。この専門技術は当然ながら、Ti:Saからイッテルビウム、ネオジム、パラメトリック増幅（OPCPA）に至るあらゆる増幅技術に適用可能です。
さらに、Amplitudeはスペクトル整形とスペクトル位相補正を実施し、最高の時間圧縮と最高ピークパワーを達成します。
