自由电子激光器是自由电子在光束和电磁场的的共振通过相互作用相干方案用于产生光的激光是。

介质发射光从普通的激光波长是确定的不同，具有的特征是，能够通过电气操作，软自由改变波长的X射线，紫外区，可见光，远红外区域的宽波长上的光可以拿出来。据说输出可以达到兆瓦级的实际使用，并且已经进行了针对实际使用作为武器的研究。

自由电子激光振荡器包括一个电子加速器，一个波荡器和一个光学谐振器。首先，振荡器通过加速器将自由电子加速到相对论速度。接下来，将电子引入到一个安放器中，在该安放器中，磁铁沿光路交替排列。由于归因器中产生的周期性横向磁场，电子被迫通过正弦路径，因此产生了同步加速器辐射。通过将该正弦波路径包括在由反射镜构成的光学谐振器中，该光振荡数百次并与电子束谐振以产生激光。由于同步加速器辐射的波长根据电子束和磁场强度而变化，因此可以控制光的波长。

VUV，因为在X射线区域具有其具有用于构成光学谐振器中的高反射率没有镜子，自我放大的自发发射，该方法经常被采用。发出的光比电子束传播的速度略快。当该光与Angelator中磁场周期单元内的电子束相互作用时，电子束会加速和减速，从而产生光影。由于对于每个磁场周期重复该过程，因此电子束具有密度分布。在这种状态下，仅特定的光能被放大，最后，产生强度比自发发射光大一个数量级的光。

由于种子光的产生是偶然的（由热噪声产生的），因此，如果仔细观察，SASE的波长光谱和时间结构通常是多个尖峰的集合。随着波荡器长度的增加，SASE强度会增加，但超过一定长度后，该值几乎会饱和。

X射线区域的波长的FEL的X射线自由电子激光（英语：X射线自由电子激光：XFEL）和呼叫。按照SASE 0 1  牛米的XFEL振荡装置旨在以下2014在的时候，美国（SLAC直线加速器相干光源：LCLS），日本（SACLA）启动并运行，欧洲（欧洲XFEL，瑞士FEL正在进行建设。