由於(yu) 自由電子激光器具有許多一般激光器望塵莫及的優(you) 點， 所以自由電子激光器問世後不久，科學家們(men) 就開始著手於(yu) 研究它的應用問題。

　　自由電子激光特別適宜於(yu) 研究光與(yu) 原子、分子和凝固態物質的相互作用， 這類研究涉及到固體(ti) 表麵物理、半導體(ti) 物理、超導體(ti) 、凝聚態物理、化學、光譜學、非線性光學、生物學、醫學、材料、能源、通信、國防和技術科學等多個(ge) 方麵。

　　原子核工程是自由電子激光器應用最有前途的領域之一， 自由電子激光器在此應用上的最大優(you) 點是高功率、寬可調光譜範圍， 以及準連續運轉特點。因此， 可應用於(yu) 物質提純、受控核聚變、鈾、釓、硼、鍶和鈦等元素的同位素分離和等離子體(ti) 加熱等。

　　自由電子激光器的高效率、短脈衝(chong) 及波長可調的優(you) 點， 在工業(ye) 上也有廣闊的應用前景。例如在半導體(ti) 工藝中的薄膜沉積、平板印刷術、蝕刻、摻雜質等， 自由電子激光器特別適合大批量材料處理， 因為(wei) 它的波長可調諧， 器件又可放大到能輸出高平均功率。用於(yu) 材料處理時， 要求功率為(wei) 1 ~5KW， 波長為(wei) 8~ 20μm的自由電子激光器。自由電子激光器還可進行各種化學分析與(yu) 測量， 可以生產(chan) 高純矽晶體(ti) 、滿足計算機生產(chan) 的需要。集成電路裝配， 包括量子處理和光刻可更多地借助短波自由電子激光器。另外， 自由電子激光器還用在激光加工、光CVD等方麵的材料， 製作X 射線激光器、激光加速器等。

       自由電子激光器還用在原子、分子的基礎研究上， 光化學可依賴工作在紫外到遠紫外區的自由電子激光器。自由電子激光的可調諧性和超短脈衝(chong) 特性， 使得探索化學反應過程、生化過程的動態過程成為(wei) 可能。這對研究物質的結構和性能對生成新物質的研究， 將會(hui) 產(chan) 生革命性的變革和新的進展。

　　醫學也是自由電子激光器應用最豐(feng) 富的領域， 而目前當務之急是研製緊湊、實用的小型自由電子激光器， 其主要目的是把價(jia) 格降到大醫院能買(mai) 得起的水平。對醫學研究和治療而言， 這種激光器可在1~ 10μm 波段可調， 輸出功率不超過幾百瓦， 此種應用一般要求有幾瓦平均功率。

　　更可觀的是自由電子激光器可以為(wei) 空間站輸送能量， 以降低空間站對太陽能電池的依賴性。用於(yu) 向衛星傳(chuan) 輸功率時， 要求功率為(wei) 100KW ~ 1MW，波長為(wei) 0.86μm的自由電子激光器。

　　在軍(jun) 事上， 自由電子激光器可以成為(wei) 強激光武器， 是反洲際導彈的激光武器的主要潛在手段之一。自由電子激光器功率雖然強大， 但由於(yu) 其體(ti) 積龐大， 因此目前隻適宜安裝在地麵上， 供陸基激光器使用。在毫米波段， 自由電子激光器是唯一有效的強相幹信號源， 在毫米波激光雷達、反隱形軍(jun) 事目標和激光致盲等研究中具有不可替代的重要應用價(jia) 值。