Лазер на свободных электронах, или FEL, является лазером, который производит очень яркий луч света. По сути, это супер-фонарик. Он обладает теми же оптическими свойствами, что и обычные лазеры, например, излучает луч, состоящий из когерентного электромагнитного излучения, которое может достигать высокой мощности. FEL использовал принципы работы для формирования луча, которые очень отличаются от принципов работы обычного лазера. В отличие от газовых, жидкостных или твердотельных лазеров, таких как диодные лазеры, в которых электроны возбуждаются при связывании с атомами, в ФЭЛах в качестве среды, в которой происходит свободное движение через магнитную структуру, используется релятивистский пучок электронов, отсюда и термин "свободный электрон". Лазер на свободных электронах имеет самый широкий диапазон частот из всех типов лазеров и может быть широко перестраиваемым, в настоящее время длина волны варьируется от микроволн, через терагерцовое излучение и инфракрасное, до видимого спектра, до ультрафиолетового, до рентгеновского излучения.
Лазеры на свободных электронах были изобретены Джоном Мэди в 1976 году в Стэнфордском университете. Работа строится на исследованиях Ханса Мотца и его коллег, которые сделали первый в Стэнфорде в 1953 году ундулятор с использованием магнитной конфигурации вирглера, которая лежит в основе лазера на свободных электронах. Мэди использовал электронный луч 24 МэВ и 5-метровый виглер для усиления сигнала. Вскоре после этого другие лаборатории с ускорителями приступили к разработке таких лазеров.
Лазеры на свободных электронах используют много электричества, когда они работают. Чтобы уменьшить энергию, необходимую для их работы, ученый использует линейный ускоритель рекуперации энергии для рециркуляции пучка электронов высокой энергии, который активирует лазер.
