容纳实验设备的建筑内部
这座直线加速器也为实验室后来研制X射线激光器奠定了设备基础。当带电粒子（这里是电子）受力沿着曲线运动的时候，它们会以向外发出辐射的形式失去能量。粒子运动路径为曲线的加速器称为同步加速器（synchrotron）。如果在同步加速器中运动的电子的能量足够高的话，发出的辐射就是X射线。很多X射线激光器就是基于这一原理。
但是在SLAC，科学家采取了不同的策略。他们在加速器上加速电子，并使它们在通过一系列精心排布的磁体（称为波荡器）时沿曲线来回运动。电子束是分开的，这样，振荡就可以叠加——当脉冲通过每一个波荡器的时候，会有更多的光子叠加进来，脉冲的能量就会变高。SLAC的激光器在超过100米的距离上分布着32个波荡器。依靠这种机制，SLAC的X射线激光器产生的X射线的脉冲强度，要比同步加速器产生的脉冲强度高10亿倍。
实验室局部
实验室现有的X射线激光器称为“直线加速器相关光源”（Linac CoherentLight Source ,LCLS)，使用的是该实验室直线加速器1/3的部分。新的激光器称为LCLS-II，也将占据直线加速器的1/3。LCLS-II项目主管约翰·伽雷达（John Galayda）表示：“实验室的直线加速器为下一代加速器做了很多前瞻性的研究，但是现在这些研究因为升级激光器的缘故要暂定一段时间，新的激光器所占据的1/3的部分将会被超导直线加速器所替换”。之所以称为超导，是因为LCLS-II的加速器空腔由金属铌制成，工作温度约为-271℃，因此在接近超导的状态下电能损耗几乎为零。
未来的LCLS-II（蓝色所示）将被放置在现有的LCLS（红色所示）旁边
升级改造后，含有超导磁体的加速模块将可以以不间断的方式在飞秒（1秒的一千万亿分之一）尺度上产生电子脉冲，频率可以达到1MHz（即每秒100万次），能量范围为250eV到5KeV。而作为对比，LCLS只能以每秒钟120次脉冲的速率产生电子束，这样一来LCLS-II产生的能量将是LCLS的近1万倍。虽然在费米国家实验室（Fermilab）的万亿电子伏特加速器（Tevatron）和欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）上也使用了超导磁体，但是它们只是起到在曲线路径上控制粒子方向的作用，而这一次超导磁体真正起到了加速的作用。
这次升级改造中也会有其他科研机构参与，美国费米国家实验室和德国电子同步加速器中心（DESY）会在其中发挥关键作用，而美国阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）、伯克利国家实验室（Berkeley Lab）、杰弗逊国家实验室（Jefferson Lab）和康奈尔大学（Cornell University）也都加入到项目的设计中。
参与LCLS-II的美国科研机构
令人惊喜的收获
科学家耗费如此多的时间和财力来建造和升级X射线激光器，原因在于它在各类研究中都具有非常重要的价值。X射线在成像方面有着非常广泛的应用。举例来说，确定分子中原子位置的X射线衍射技术通常情况下需要高质量的晶体才能成像。但是在SLAC，由于X射线束的能量非常高，可以一次对一个单独的分子成像，因此晶体不再是必需的。借助这样的设备，科学家有机会观察到正在进行的化学反应中的细节。
