以磁韌致激光器為(wei) 例， 磁韌致激光器的工作原理是基於(yu) 康普頓散射效應和磁韌致輻射效應。被加速的電子通過周期性磁場時， 因受磁場作用產(chan) 生磁韌致輻射效應而激勵電磁波。按洛倫(lun) 茲(zi) 變換， 周期橫向磁場變成既有磁場又有電場的電磁波。該磁場對電子的作用就象迎麵而來的入射光波一樣可以產(chan) 生康普頓散射， 從(cong) 而誘發受激輻射。在這個(ge) 過程中， 電子釋放的光能大部分被磁場中別處的電子所吸引， 但隻有波長λ滿足λ= λq /2γ2的光才被放大。受激康普頓散射才是激光。 要產(chan) 生受激康普頓散射， 必須使高能電子與(yu) 電磁波( 光子)發生作用。根據理論計算， 磁韌致輻射產(chan) 生的電磁波其強度可以相當大， 其頻率可以很高。放大後的光輻射被限製在光學諧振腔內(nei) ， 被兩(liang) 塊彼此相對的反射鏡來回反射， 其往返與(yu) 脈衝(chong) 電子束同步， 且通過波蕩器調節鏡子間隔而產(chan) 生相幹振蕩.這個(ge) 電磁波(光子)作為(wei) 入射激勵波再與(yu) 新的電子束混合放大， 使光輻射得到進一步相幹放大， 而輸出高功率的激光脈衝(chong) 。因此， 當一束高能電子注通過周期橫向靜磁場時， 可以獲得強大的激光輸出。在振蕩場合下， 光學諧振腔是一個(ge) 重要的部件。光學諧振腔要求有寬通帶特性， 以適應在較寬的波長範圍內(nei) 工作； 光損耗要盡可能減小， 以便於(yu) 起振。在低增益係統中， 光學諧振作用是提供反饋和為(wei) 合適性能所需的光學模式提供選擇。高增益自由電子激光器則往往不需用光學諧振腔就以產(chan) 生自放大的自發輻射。可見， 自由電子激光器的發展， 可以說是同步輻射和受激輻射的巧妙結合。它消除了同步輻射所帶來的非單色性和非相幹性的缺陷。

       控製係統是整個(ge) 自由電子激光器各部分協調運轉的關(guan) 鍵所在， 對能否出光起著決(jue) 定性的作用。它主要由控製台和觸發係統兩(liang) 大部分組成。

　　自由電子激光器的波長決(jue) 定於(yu) 電子束的速度、電子能量、磁擺動的周期。因此， 通過調節加速電子的能量或者外設電磁場的強度， 很容易改變輻射光的波長， 以實現大範圍的調諧。

　　按照電子束的束流大小， 自由電子激光器( FEL ) 可分為(wei) 拉曼型( Raman 型) 和康普頓型( Comptou型)。工作在可見光或紅外波段的康普頓型自由電子激光器(高電子能量、低電子密度) 把激光器波段推向了短波甚至到X 射線； 工作在毫米和亞(ya) 毫米波段的拉曼型自由電子激光器(低電子能量， 高電子密度) 填補了可見光， 紅外光到微波之間的波段。

　　現有的大多數自由電子激光器產(chan) 生的輻射都由短脈衝(chong) 組成， 自由電子激光器有可能產(chan) 生脈寬僅(jin) 幾個(ge) 飛秒的超短脈衝(chong) ， 單脈衝(chong) 能量達到毫焦耳量級。