激光是二十世纪伟大的发明之一，自由电子激光是激光家族的一个成员。由于它的工作介质是自由电子，因此被称为自由电子激光。它最初是由John M. J. Madey博士于1971年提出。不过，它虽然名为“激光”，实际上与常规激光产生的原理并不一样。
常规激光的产生是一个原子的电子从一个高能级掉下来，电子从一个高能级到一个低能级，就会有能量释放出来，释放的能量是两个能级的差，由于能级差一定，这时就会发出一定频率的光。自由电子激光是加速器产生的高能自由电子束通过周期性变化的磁场产生的激光输出，这种激光的亮度非常高，通过改变电子能量、磁场周期和强度可以改变激光波长。
也是因为它的波长连续可调，还具有高功率的特点，它具有广泛的应用，如生物医学、科学研究、材料处理、能源发展等方面，因此自它被提出以来，许多国家都开展了有关自由电子激光的理论与实验研究。我国的自由电子激光研究始于上个世纪80年代。1987年，中科院高能所谢家麟院士组织申请“北京自由电子激光装置”项目。在他的领导下，科研人员建成了我国第一台自由电子激光装置。
该装置于1993年5月26日首次出光，在10.65μm波长，给出了较自发辐射功率高出1000倍的信号，成为亚洲地区研制的近十台红外谱区的自由电子激光振荡器中，第一个产生了激光的装置，也是继美国之后，成功地使用热阴极微波电子枪产生了红外自由电子激光的装置。值得一提的是，在组成北京自由电子激光装置的所有硬件中，占据经费投入90％以上的部分都是国产的。
这项工作获1994年中科院科学技术进步奖特等奖、1995年国家科学技术进步奖二等奖。