در این تحقیق به بررسی شبیه سازی وابستگی زمانی لیزر الکترون ازاد پرداخته شده و کد یک بعدی کامل لیزر الکترون آزاد با تصحیحات سه بعدی اراپه شده است. همچنین به دو موضوع بحث بر انگیز لیزر الکترون ازاد پرداخته شده است. بررسی لیزر الکترون ازاد دو بیم که با هدف تقویت هارمونیک برای داشتن لیزر الکترون آزاد با طول موج کوتاه انجام شده است. لیزر الکترون آزاد دو رنگ یکی از موضوعات جدید و پر چالش است . در این پایان نامه روشی جدید برای داشتن یک لیزر الکترون آزاد با دو رنگ و دو قطبیت متفاوت ارایه شده است.