1950年，用射頻直線加速器和搖擺器演示了可見光波長的自發輻射和微波相幹輻射。從1957年到1964年，自由電子微波激射器問世，被稱為“ubitron”，在5 mm波長產生150KW的峰值功率，同時人們在軸向磁場中使用高能電子。
65438-0977在美國斯坦福大學紅外波段實現了受激輻射。當時研究這壹課題所需的電子加速器等設備相當復雜和昂貴。
在1978期間，美國海軍研究實驗室也在紅外區域取得了成功的實驗。在20世紀70年代，自由電子激發光的研究不是很繁榮。當它再次開始升溫時，它分別被受激康普頓散射和受激拉曼散射顯影。從1983開始，法國奧賽電磁輻射應用實驗室首次獲得了電子束在儲存環中運行的激光效應。這種新型的自由電子激光器。
1984年，美國物理學家利用電子束在加速器上放大壹束微波輻射，獲得了高功率、高效率、高波長。
長而寬調諧範圍的激光器。自由電子激光器因其潛在的高輸出功率和高效率而被認為是國防用的。
80年代，裏根總統提出戰略防禦倡議計劃，使自由電子激光器成為美國“星球大戰”計劃中陸基或天基定向能武器中最有希望的候選。這促進了美國自由電子激光器的研究和發展，並取得了壹系列重大進展。軍事武器的研究和應用指導著激光技術的研究、發展和應用。自由電子激光器的研發領域非常廣闊，科學家們在許多領域進行了大量的嘗試或嘗試性的應用研究工作。由於體積龐大，成本高，其應用範圍受到很大限制。自由電子激光器能否充分發揮其優良特性並走向實用化，最終取決於器件能否小型化。國際上對自由電子激光器的研究重點已經轉向小型化、實用化和短波長(真空紫外、軟X射線)。小型化自由電子激光器於1993年在美國LosAlamos實驗室首次測試成功。它工作在4-6 TXM頻段，峰值輸出功率為10MW。光陰極電子槍亮度高達2×10a/m rad·m rad，實現了高質量低能(17Mev)電子束產生中紅外自由電子激光。整個器件占用空間小，使FEL向小型化和實用化邁進了壹大步。另壹方面，人們對小周期波蕩器、虛火花放電裝置、虛火花放電和高壓電源改進等幾項新技術的研究，為自由電子激光器的小型化提供了有利條件。同時，研制波長在幾毫米以下的微型波動器、激光擺動器以及適合上述擺動的低能、角色散電子束源也成為研究目標。此外，使用切倫科夫輻射和史密斯帕塞爾輻射的新型自由電子激光器的體積也大大減小了。
90年代初，自由電子激光器的平均功率已經達到11W。為了進壹步提高自由電子激光器的輸出功率和效率，進壹步縮短波長，特別是探索更有效的短波長(紫外和X射線)自由電子激光器的機理，人們研究了各種與等離子體有關的“非常規”自由電子激光器。它迅速成為自由電子激光研究領域的熱點之壹，如等離子體波搖擺器自由電子激光、基於等離子體的靜態搖擺器自由電子激光和離子通道激光等。
1994年10月，日本關西學術文化研究城市津田的自由電子激光研究所做出了兆瓦級自由電子激光實用裝置，這歸功於花了二三十年時間研究成功的電子直線加速器、微波源、超高真空等基礎技術。遠紫外自由電子激光器的發展需要壹個大電流的儲存環。lO Pa的長壽命電子槍和超高真空技術。基於自放大自發輻射的單向自由電子激光為真空紫外和X射線激光提供了另壹條途徑。這種自由電子激光器可以提供極強的偏振超脈沖激光輻射。除了它們的高峰值亮度和高平均亮度之外，電子能量的可調性使得
這種自由電子激光器已經成為真空紫外線和X射線輻射的無與倫比的光源。
本世紀初，德國漢堡的研究人員報道，德國電子同步加速器的真空紫外激光器已經產生了80 ~ 120 nm的可調諧、GW級功率，其峰值亮度比目前的第三代同步輻射光源高8個數量級。2003年，開始了6nm自由電子激光器的研究工作。
在人們成功建造了真空紫外波段自放大自發發射自由電子激光器後，研究人員將目光投向了最小波長為0.1nm的X射線自由電子激光器。德國漢堡電子碰撞中心(DESY)的科學家們開發出壹種X射線激光，其自然光強度相當於10億倍。這個自由電子激光器已經達到理論最大功率。當受到紫外線照射時，其功率比其他光源強幾千倍。這個自由電子激光器大約有30米長。波長範圍從8O到180 nm。據俄羅斯《勞動報》報道，西伯利亞科學家成功制造出獨特的輸出功率和頻率可調的自由電子激光器。這種自由電子激光器高達100米，功率可調範圍為LO ~ 100 kW，波長範圍為2 ~ 30 lxm。當光束照射到月球表面時，它具有極強的方向性。