较高的重复率对于利用高功率激光器驱动粒子束来说同样至关重要。在一种方案中，强激光束能将金属靶转变成等离子体。这一过程释放的电子反过来会将来自金属表面原子核的质子喷射出去。医生可以利用这些质子脉冲摧毁癌症，同时更高的射速将使开展小规模个人剂量的治疗变得更加容易。

对于物理学家来说，他们一直梦想着建造由快速发射的激光脉冲驱动的粒子加速器。当强激光脉冲击打由电子和阳离子构成的等离子体时，它会将较轻的电子向前推，从而将电荷分离并且创建出二次电场。该电场会“拖曳”粒子跟在光线后面，就像紧紧跟随快艇的水流。这种“激光尾波场加速”可在一两毫米的空间内将带电荷粒子加速到较高能级，而传统加速器需要数米宽的空间。速度由此被加快的电子会被磁体操控，以此产生所谓的自由电子激光器（FEL）。FEL产生极其明亮和短暂的X射线光，而后者能照亮短暂存在的化学和生物学现象。和传统加速器驱动的激光器相比，FEL要更加紧凑和廉价。

从长远来开，被高重复PW级脉冲加速的电子可将粒子物理学家梦想建造的机器成本大幅削减。他们的梦想是：建造可接替位于瑞士日内瓦附近欧洲核子研究委员会的大型强子对撞机的30公里长正负电子对撞机。英国伦敦帝国理工学院等离子体物理学家Stuart Mangles表示，和现在构想的成本约为100亿美元的机器相比，基于100PW激光器的设备长度至少会短10倍，成本也将至少缩减1/10。