自由電子激光器是一種新型激光器。自由電子激光器的工作物質是自由電子束，它和普通激光器的根本區別在於(yu) ：輻射不是基於(yu) 原子、分子或離子的束縛電子能級間的躍遷。從(cong) 本質上看，自由電子激光器是一種把相對論電子束的動能轉變成相幹輻射能的裝置。

自由電子激光器具有下述特點：①輸出的激光波長可在相當寬的範圍內(nei) 連續調諧，原則上可從(cong) 厘米波一直調諧到真空紫外，甚至X光的波段，在目前電子加速器可利用的能量範圍內(nei) ，已實現的調諧範圍是100nm~1mm；②由於(yu) 自由電子激光器的工作物質是電子束本身，而不是固體(ti) 、液體(ti) 或氣體(ti) 等物質，因而它不會(hui) 出現自聚焦、自擊穿等非線性光學損傷(shang) 現象，隻要電子能量足夠大，就可以獲得極高的光功率輸出；③具有極高的能量轉換效率，理論上可高達50％。

自由電子受激輻射的原理早在1951年莫茨(Motz)就提出過，他指出運動速度接近光速的電子(稱為(wei) 相對論電子)通過周期變化的磁場或電場時會(hui) 產(chan) 生相幹輻射，輻射的頻率取決(jue) 於(yu) 電子的速度。但是直到1974年才首次在毫米波段實現受激輻射，1976年在紅外波段(10mm)實現受激輻射之後，大大推動了對自由電子受激輻射的進一步研究。可以預料，這種高功率、寬調諧激光器將在激光分離同位素、激光核聚變、光化學、激光光譜和激光武器等方麵有著重大的應用前景。目前，自由電子激光器仍處於(yu) 試驗階段，離實際應用尚有相當一段距離。

目前世界上有十餘(yu) 個(ge) 大型實驗室在研究自由電子激光器，其中美國斯坦福大學研究小組的成績較佳，它們(men) 利用直線加速器產(chan) 生了能量為(wei) 43MeV的電子束，較穩定地獲得了波長為(wei) #p#分頁標題#e#3.3mm、峰值功率達1.8×10⁵W、平均功率為(wei) 7W的激光輸出，轉換效率約0.2％；洛斯阿拉莫斯的研究小組建成了一台可以在9~11mm範圍內(nei) 可調諧的自由電子激光器，平均功率達3kW，脈衝(chong) 寬度100#p#分頁標題#e#ms，轉換效率為(wei) 0.4％。如何提高自由電子激光器的能量轉換效率，是自由電子激光器研究的主要課題。