自由電子レーザー
そしてこの過程が磁場周期ごとに繰り返される結果、電子ビームは密度分布を持つようになる。このような状態ではある特定の光エネルギーのみ増幅ようになるため、最終的に自然放出光に比べ桁違いに強度の大きな光を発生する。
種となる光の発生は偶然により決定される (熱雑音から発生する) ため、SASEの波長スペクトラムおよび時間構造は、微細に観測すると複数の鋭いピークの集まりとなることが多い。アンジュレータの長さが長くなるとSASE強度は強くなるが、ある長さを超えるとその値はほぼ一定に飽和する。
X線領域の波長のFELをX線自由電子レーザー (英: X-ray free-electron laser: XFEL) と呼ぶ。SASEによる 0.1 nm 以下を目指したXFEL発振装置は2014年の時点において、米国 (SLAC Linac Coherent Light Source: LCLS)、日本 (SACLA)が稼働中であり、ヨーロッパ (European XFEL, Swiss FEL) などにて建設が進められている。