електронах
Вид лазера, випромінювання в якому генерується моноенергетичного пучком електронів, що розповсюджується в ондулятором - періодичній системі відхиляють (електричних або магнітних) полів. Електрони, роблячи періодичні коливання, випромінюють фотони, енергія яких залежить від енергії електронів і параметрів ондулятора.
На відміну від газових, рідинних або твердотільних лазерів, де електрони збуджуються в пов'язаних атомних або молекулярних станах - у FEL джерелом випромінювання є пучок електронів у вакуумі, що проходить крізь ряд розташованих спеціальним чином магнітів - ондулятор (вігглер) , що змушує пучок рухатися по синусоїдальної траєкторії, втрачаючи енергію, яка перетвориться в потік фотонів. У результаті виробляється м'яке рентгенівське випромінювання, яке застосовується, наприклад, для дослідження кристалів та інших наноструктур.
Міняючи енергію електронного пучка, а також параметри ондулятора (силу магнітного поля і відстань між магнітами), можна в широких межах змінювати частоту лазерного випромінювання, що виробляється FEL, що є головною відмінністю FEL від лазерів інших систем. Випромінювання, одержуване за допомогою FEL, застосовується для вивчення нанометрових структур - є досвід отримання зображень частинок розміром всього 100 нанометрів (цей результат був досягнутий за допомогою рентгенівської мікроскопії з роздільною здатністю близько 5 нм). Проект першого лазера на вільних електронах був опублікований в 1971 році Джоном М. Дж. Мейді в рамках свого PhD-проекту в Стенфордському університеті. У 1976 році Мейді і його колеги продемонстрували перші досліди з FEL, використовуючи електрони з енергією 24 МеВ і 5-метровий вігглер для посилення випромінювання.
Потужність лазера складала 300 мВт, а ефективність всього 0,01%, але була показана працездатність такого класу пристроїв, що призвело до величезному інтересу і різкого збільшення кількості розробок в області FEL.
