通過新的應用與傳統激光器市場的占有率對比，光纖激光器的市場進一步提升是有可能的。研究人員也正在使超快光纖激光技術應用在多用戶應用上，如斯坦福SLAC 國家加速器實驗室(National Accelerator Laboratory in Stanford)和勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）(Lawrence Berkeley National Laboratory in Berkeley)，他們都在加利福尼亞州。同步加速器和自由電子激光器（FELs）的發展，給研究者提供了通往更亮、更短的X 射線源。多年來，斯坦福同步輻射光源（SSRL）提供X 射線脈沖，研究材料的分子和晶體結構。最近，一個“低-α 模式”的研發，X 射線脈沖可達到1 ps。

同時，在斯坦福直線加速器中心（SLAC）的直線加速器相干光源(LCLS)提供亞百飛秒脈沖，在波長短至0.15nm 時大約1012 個X 射線光子。這些超快穩固的X 射線脈沖，同時具有高的空間和時間的連貫性，使新的科學領域的研究從3-D 成像和重要的生物分子動力學研究到表征物質的瞬時狀態研究。

 在同步加速器和自由電子激光器（FELs）里，能量是通過電子束在一變化的磁場中傳遞得到的。電子行進路線受變換極性的磁體陣列影響，來回彎曲，導致以光的形式釋放能量。就同步加速器而言，激光是空間不連續的，典型脈沖是100fs，但是自由電子激光器（FELs）發射出強烈的空間相干光光束，脈寬短至幾十飛秒。為了工作在穩定的X 射線波長，電子束必須緊束，以便他們與釋放出來的光相互相干（有效地實現受激輻射）。

因為自由電子激光器FEL 沒有諧振腔并且是一個單通的設備，需要一束非常明亮的激光束來達到增益飽和狀態。有時這是通過使用傳統的超快激光源（如的Nd：YLF 或摻鈦藍寶石），激發在加速的射頻區域中的光電陰極，充當電子注射器來實現的。通過超快激光鎖定到主時鐘得到同步信號。主時鐘正在控制直線性加速器。

圖1. 同步器原理圖/結構簡圖

另外，世界各地的一些同步加速器，使用傳統的超快光源，時間分辨束線（time-resolved beamlines）已經被開發，實現泵浦探測-研究。然而，對于這每一個結構，一個重大的缺陷是：傳統的固態超快放大器通常消耗巨大的光學平臺，并需要日常維護保證它最佳的性能。

斯坦福大學教授亞倫林登貝格（Aaron Lindenberg）在斯坦福同步輻射實驗室使用Calmar公司Cazadero 系列的一鍵式超快光纖激光器克服了這個問題。設計應用在OEM 醫療和微電子加工，激光器結構緊湊，體積小，設置簡單，方便安裝，便于調整光束。此外，它的高脈沖能量（高達20uJ <500fs）和高重頻發揮了斯坦福同步輻射實驗室的優勢。實現了一個良好的信噪比（time-resolved）的時間分辨的研究。

圖2. 互相關cross-correlation 信號同步發生器脈沖寬度

在林登貝格的初步實驗中，工作頻率在1.28MHz 的超快光纖激光器，已經成功被鎖相到同步加速器476MHz 射頻信號上（如圖1），定時抖動時間小于1ps，而且直接被用于測量X射線脈寬。圖2 顯示在脈沖X 射線模式下同步脈沖的直接測量結果。實驗是由激光器鎖相的1030nm 輸出光通過自相關產生的500nm 可見光進入硼酸鋇晶體，檢測的混頻信號在340nm。記錄的最短的脈沖寬度~3ps。

光學的同步性和X 射線脈沖保證一項特殊的泵浦探測實驗（如圖3）。光纖激光系統輸出的高能量脈沖泵浦或者激發，誘導出一種物理或光化學轉化。這樣的變化接著在原子量級被同步加速器的X 射線脈沖探測到。通過不同脈沖探測的到達時間，這個動態過程可以作為發生在原子量級結構變化X 射線影像。該方法正被用于對納米系統激發態動力學獲得一個更好的理解中，也是從他們相應的散裝結構中區分出來的方法。

 圖3. X 射線測角器，在中心，一個樣品同時被X 射線和CAZADERO 激光系統二次倍頻光（515nm）照亮。

在最近的研究中，林登貝格研究小組使用這個激光光源于納米晶體硒化銀系統，成功通過X 射線捕獲到發生在在超快時間內的結構變化。雖然這些初步的研究是非常令人鼓舞，為了進一步提高信噪比的水平，提高探測器和樣品輸送系統現在正在開發當中。未來的研究將有望深入到發展獨特的催化劑和更高效的光伏材料。

在勞倫斯伯克利國家實驗室，Cazadero 也被選為保證名為“下一代光源的”的光源的發展。在這種情況下，激光器再一次相位鎖定，但是用來照射陰極產生電子束，被加速到高能量射頻腔。這個系統已經作為下一代光源的電子注射器正在被開發。

下一代光源是一個自由電子激光器，產生X 射線到千電子伏特能量級，而且是唯一的工作在兆赫茲重復頻率。隨陰極材料的選擇，激光器將工作在基本波長1030nm，二次諧波515nm，或者四次諧波257.5nm。“選擇陰極激光系統對于用于支持用戶設備的機器的設計是至關重要的” 勞倫斯伯克利先進光源實驗組系統領導Howard Padmore 說，“我們不能容忍任何人干預對每日的基礎，Cazadero 是一個提供可重復的，操作穩定的，一個簡單的打開/關閉開關的獨特的系統。另外，它對不同類型的陰極以及頻率鎖定，提供了所有關鍵技術指標如平均功率，重復頻率和脈沖寬度。”

下一代光源的高重復頻率，高亮度的X 射線源，確保動力學的影視成像，多種多樣系統結構的測定，和開發新型非線性X 射線光譜。