自由電子雷射器

　　利用泵浦場被相對論性電子束受激散射產生相幹輻射的裝置。泵浦場可以是電磁波，也可以是空間週期性的橫向靜磁場或靜電場。由於經過兩次多普勒頻移，相幹輻射的波長比原來泵浦場的波長近似短一個αγ²的因數。λ≃λ₀/αγ²，λ₀為泵浦浦場的波長；γ為電子束的相對論性因子，

（ c為光速， v為電子速度）。對於電磁波泵浦場， α為4，對於靜泵浦場， α為2。由於 λ ₀和 γ都可以改變，自由電子激光器工作的波長范圍很寬，可以從遠紅外（25微米以上）一直到真空紫外（0.2微米以下）。此外，由於散射過程直接將電子的動能轉換成輻射能，有可能達到較大的功率和較高的效率。自由電子激光器同時具有這些優點的原因，在於它以自由電子進行工作，這與利用束縛電子在能級之間的躍遷來工作的普通激光器有很大的不同。

　　自由電子激光器通常由三部分組成：電子束源、泵浦場和光頻諧振腔。第一次成功的實驗是1977年在美國斯坦福大學進行的，得到瞭波長為3.4微米的激光，圖為其實驗裝置。自由電子激光器的理論和實驗都還處於研究階段。一般認為，它在遠紅外和真空紫外這兩個光譜區是一種很有希望的可調大功率相幹光源。