光强达到相对论强度（I>10^18 W/cm^2的超强激光与特定的靶相互作用时，可驱动大量电子集体运动，产生极强的纵向电场加速带电粒子。其加速梯度可达传统加速器的 10^3-10^6 倍，是有着巨大潜力的新型粒子加速方法。近年来随着新一代高品质超短超强激光器的建成，激光加速物理与应用研究领域进展迅猛。激光加速产生的电子束最高能量已达 GeV 量级，能散优于1%，已被用于高亮度相干辐射的产生；质子束最高能量接近 100MeV，凭借其源尺寸小、瞬态流强高、宽能谱等特点，已被用于磁约束等离子体内部磁场测量及惯性约束聚变瞬态电磁场诊断，提供常规探测手段无法获得的信息。