En 1950, se demostró la emisión espontánea y la radiación coherente de microondas en longitudes de onda visibles utilizando un acelerador lineal de radiofrecuencia y un balancín. De 1957 a 1964 se desarrollaron máseres de electrones libres, conocidos como "ubitrones", que producían una potencia máxima de 150 kW a una longitud de onda de 5 mm, utilizando electrones de alta energía en un campo magnético axial.
65438-0977 logró una emisión estimulada en la banda infrarroja en la Universidad de Stanford en Estados Unidos. En aquella época, el acelerador de electrones y otros equipos necesarios para estudiar este tema eran bastante complejos y caros.
Durante 1978, el Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos también llevó a cabo experimentos exitosos en la región infrarroja. En la década de 1970, la investigación sobre la luz excitada por electrones libres no fue muy próspera. Cuando comienza a calentarse nuevamente, se visualiza mediante dispersión Compton estimulada y dispersión Raman estimulada, respectivamente. A partir de 1983, el Laboratorio de Aplicación de Radiación Electromagnética de Orsay, en Francia, obtuvo por primera vez el efecto láser de haces de electrones que funcionan en un anillo de almacenamiento. Este nuevo tipo de láser de electrones libres.
En 1984, físicos estadounidenses utilizaron haces de electrones para amplificar un haz de radiación de microondas en un acelerador, logrando alta potencia, alta eficiencia y alta longitud de onda.
Láseres de largo y amplio rango de sintonización. Los láseres de electrones libres se consideran para aplicaciones de defensa debido a su potencia de salida potencialmente alta y su alta eficiencia.
En la década de 1980, el presidente Reagan propuso la Iniciativa de Defensa Estratégica, convirtiendo a los láseres de electrones libres en el candidato más prometedor para armas de energía dirigida terrestres o espaciales en el programa "Star Wars" de Estados Unidos. Esto impulsó la investigación y el desarrollo de láseres de electrones libres en los Estados Unidos y logró una serie de avances significativos. La investigación y aplicación de armas militares guía la investigación, el desarrollo y la aplicación de la tecnología láser. El campo de investigación y desarrollo de los láseres de electrones libres es muy amplio y los científicos han realizado una gran cantidad de intentos o trabajos de investigación de aplicaciones tentativas en muchos campos. Debido a su gran tamaño y alto costo, su rango de aplicación es muy limitado. Que los láseres de electrones libres puedan aprovechar al máximo sus excelentes características y resultar prácticos depende en última instancia de si el dispositivo puede miniaturizarse. El foco de la investigación internacional sobre láseres de electrones libres se ha desplazado hacia la miniaturización, la practicidad y la longitud de onda corta (ultravioleta de vacío, rayos X suaves). El láser de electrones libres miniaturizado se probó con éxito por primera vez en 1993 en el Laboratorio de Los Álamos, Estados Unidos. Opera en la banda de frecuencia 4-6 TXM y tiene una potencia de salida máxima de 10MW. El brillo del cañón de electrones del fotocátodo es tan alto como 2×10a/m rad·m rad, lo que permite que haces de electrones de alta calidad y baja energía (17 Mev) generen láseres de electrones libres en el infrarrojo medio. Todo el dispositivo ocupa un espacio pequeño, lo que convierte a FEL en un gran paso hacia la miniaturización y la practicidad. Por otra parte, la investigación sobre varias tecnologías nuevas, como los onduladores de período pequeño, los dispositivos de descarga de chispa virtual, la descarga de chispa virtual y las mejoras en el suministro de energía de alto voltaje, han proporcionado condiciones favorables para la miniaturización de los láseres de electrones libres. Al mismo tiempo, también se han convertido en objetivos de investigación el desarrollo de onduladores de longitud de onda de microondas y osciladores láser con longitudes de onda inferiores a unos pocos milímetros, así como fuentes de haces de electrones de baja energía y dispersos angularmente, adecuados para las oscilaciones antes mencionadas. Además, también se ha reducido significativamente el tamaño de los nuevos láseres de electrones libres que utilizan radiación Cherenkov y radiación Smith-Parcell.
A principios de los años 90, la potencia media de los láseres de electrones libres había alcanzado los 11W. Para mejorar aún más la potencia de salida y la eficiencia de los láseres de electrones libres, acortar aún más la longitud de onda y, especialmente, explorar el mecanismo de láseres de electrones libres de longitud de onda corta (ultravioleta y rayos X) más eficaces, se han utilizado varios métodos "no convencionales" relacionados con el plasma. Se han estudiado láseres de electrones libres. Rápidamente se ha convertido en uno de los puntos calientes en el campo de la investigación del láser de electrones libres, como el láser de electrones libres con balancín de onda de plasma, el láser de electrones libres con balancín estático basado en plasma y el láser de canal iónico.
En octubre de 1994, el Instituto de Investigación de Láser de Electrones Libres de Tsuda, una ciudad de investigación académica y cultural en Kansai, Japón, fabricó un dispositivo práctico para un láser de electrones libres de megavatios. Esto se atribuyó al éxito del mismo. investigación que llevó de 20 a 30 años tecnologías básicas como aceleradores lineales de electrones, fuentes de microondas y vacío ultraalto. El desarrollo de láseres de electrones libres de luz ultravioleta lejana requiere un anillo de almacenamiento de alta corriente. Cañón de electrones de larga duración de lO Pa y tecnología de vacío ultraalto. Los láseres de electrones libres unidireccionales basados en emisión espontánea autoamplificada proporcionan otro enfoque para los láseres de rayos X y ultravioleta de vacío. Este láser de electrones libres puede proporcionar una radiación láser de superpulso polarizado extremadamente intensa. Además de su alto brillo máximo y su alto brillo promedio, la capacidad de sintonización de la energía de los electrones ha convertido a estos láseres de electrones libres en fuentes incomparables de radiación ultravioleta y de rayos X al vacío.
A principios de este siglo, investigadores de Hamburgo, Alemania, informaron que el láser ultravioleta de vacío del sincrotrón de electrones alemán había producido una potencia sintonizable de nivel GW de 80 a 120 nm, y su brillo máximo era Más altas que las actuales fuentes de radiación sincrotrón de tercera generación son ocho órdenes de magnitud más altas. En 2003 se iniciaron los trabajos de investigación sobre láseres de electrones libres de 6 nm.
Después de que se construyó con éxito un láser de electrones libres autoamplificado que emite espontáneamente en la banda ultravioleta del vacío, los investigadores centraron su atención en los láseres de electrones libres de rayos X con una longitud de onda mínima de 0,1 nm. Los científicos del Centro de Colisión de Electrones (DESY) en Hamburgo, Alemania, han desarrollado un láser de rayos X con una intensidad equivalente a mil millones de veces la de la luz natural. Este láser de electrones libres ha alcanzado su potencia máxima teórica. Cuando se ilumina con luz ultravioleta, su poder es miles de veces más poderoso que el de otras fuentes de luz. Este láser de electrones libres tiene una longitud de aproximadamente 30 metros. Rango de longitud de onda de 8O a 180 nm. Según el informe ruso "Labor Daily", los científicos siberianos han creado con éxito un láser de electrones libres único con potencia de salida y frecuencia ajustables. Este láser de electrones libres tiene una altura de hasta 100 metros, con un rango de potencia ajustable de LO ~ 100 kW y un rango de longitud de onda de 2 ~ 30 lxm. Cuando el rayo incide en la superficie lunar, es extremadamente direccional.