第一臺LCLS自2009年開始運行，創造了每秒120個光脈沖的光束。LCLS-II將能夠達到每秒100萬個脈沖，光束亮度是其前身的10000倍。它能夠制造所有低于飛秒的脈沖。飛秒之于一秒，就像一秒鐘之于宇宙的年齡。激光器的脈沖速度如此之快，它將使以前不可能進行的實驗成為可能。
你可以把LCLS想成是一個具有原子分辨率的顯微鏡。它的核心是一個粒子加速器，來加速帶電粒子并將它們導入光束的裝置。然后，該光束通過一系列交替的磁鐵(一個稱為起伏器的裝置)，產生X射線。科學家們可以使用這些X射線來創造他們稱之為分子電影的東西。這些是原子和分子運動的快照，在幾萬億分之一秒內被捕獲，并像電影一樣串聯起來。幾乎所有科學領域的科學家都從世界各地趕來，用LCLS進行實驗。除其他外，他們的分子電影顯示了正在發生的化學反應，展示了恒星內部原子的行為，并制作了詳細描述光合作用過程的現場快照。
盡管這兩種激光器都能將電子加速到接近光速，但它們各自的方式不同。LCLS-II被設計為連續運行，這意味著它將產生大量的熱量。一個銅腔會吸收太多的熱量。這就是為什么工程師們轉向了一個新的超導加速器，它由幾十個40英尺長的設備組成，稱為低溫模塊，設計為在絕對零度以上(-456華氏度)運行。它們由地面上的一個巨大的低溫工廠保持在工作溫度。
LCLS-II將允許科學家回答他們多年來一直試圖解決的問題，包括分子系統內的能量轉移是如何發生的?電荷轉移是如何發生的?一旦我們理解了其中的一些原理，我們就可以開始應用它們來理解我們如何能夠進行人工光合作用，我們如何能夠建造更好的太陽能電池。
