自由电子激光器( FEL)是一类分歧于传统激光器的新型高功率有关辐射光源。固然传统的激光器拥有极好的单色性和有关性， 但它的低功率、低效能、固定频率和光束质量差的弱点， 使它大大逊色于自由电子激光器。自由电子激光器不必要气体、液体或固体作为工作物质， 而是将高能电子束的动能直接转换成有关辐射能。 因而， 也能够以为自由电子激光器的工作物质就是自由电子。