自由电子激光器较传统激光器有如下优越特性：
(1) 传统的激光器是由电子在原子或分子中确定的能级间跃迁产生光发射实现�?而自由电子激光器没有固有能级的局限�?它的输出波长在很大范围内连续可调。自由电子激光器可以工作在整个电磁谱�?可在普通激光器不能振荡的短波长范围(真空紫外、软X射线)内产生振荡。现在多数与应用相关的自由电子激光器都在近红外、中红外、近紫外光谱波段工作,自由电子激光器也有希望成为远红外和亚毫米波段辐射的重要可调辐射源、�br/> (2) 自由电子激光器最吸引人的地方是它能产生很高的功率。平均功率达几千�?数兆瓦的高平均功率也可能达到,峰值功率达到千兆瓦。自由电子激光器由于没有中间能量转换环节，故其效率很高�?0Lm波长激光效率在20~50%以上,而效率可通过电子束能量的恢复情况而加以提高、�br/> (3) 由于一般激光器中工作物质性能的衰�?工作寿命短。自由电子激光器的运转机制不受原子、分子介质的影响,因而自由电子本身不存在着寿命问题、�br/> (4) 自由电子激光器光频谱较�?避免了传统激光器中由激活介质带来的诸如介质吸收、自聚焦等效�?因此有利于改善光束的质量。自由电子激光的光束发散角可以达到衍射极限。另�?自由电子激光还具有窄的时间结构和输出频�?工作稳定和重复性好等特点、�/span>

由于自由电子激光器具有许多一般激光器望尘莫及的优点，所以自由电子激光器问世后不久，科学家们就开始着手于研究它的应用问题。自由电子激光特别适宜于研究光与原子、分子和凝固态物质的相互作用，这类研究涉及到固体表面物理、半导体物理、超导体、凝聚态物理、化学、光谱学、非线性光学、生物学、医学、材料、能源、通信、国防和技术科学等多个方面。原子核工程是自由电子激光器应用最有前途的领域之一，自由电子激光器在此应用上的最大优点是高功率、宽可调光谱范围，以及准连续运转特点。因此，可应用于物质提纯、受控核聚变、铀、钆、硼、锶和钛等元素的同位素分离和等离子体加热等、�br/> 自由电子激光器的高效率、短脉冲及波长可调的优点，在工业上也有广阔的应用前景。例如在半导体工艺中的薄膜沉积、平板印刷术、蚀刻、掺杂质等，自由电子激光器特别适合大批量材料处理，因为它的波长可调谐，器件又可放大到能输出高平均功率。用于材料处理时，要求功率为1�?KW，波长为8�?0Van的自由电子激光器。自由电子激光器还可进行各种化学分析与测量，可以生产高纯硅晶体、满足计算机生产的需要。集成电路装配，包括量子处理和光刻可更多地借助短波自由电子激光器。另外，自由电子激光器还用在激光加工、光CVD等方面的材料，制作X射线激光器、激光加速器等。自由电子激光器还用在原子、分子的基础研究上，光化学可依赖工作在紫外到远紫外区的自由电子激光器。自由电子激光的可调谐性和超短脉冲特性，使得探索化学反应过程、生化过程的动态过程成为可能。这对研究物质的结构和性能对生成新物质的研究，将会产生革命性的变革和新的进屔�/span>