Laser na swobodnych elektronach, czyli FEL, to laser, który wytwarza bardzo jasną wiązkę światła. Jest to w zasadzie super latarka. Posiada takie same właściwości optyczne jak konwencjonalne lasery, np. emituje wiązkę składającą się ze spójnego promieniowania elektromagnetycznego, które może osiągnąć dużą moc. FEL zastosował zasady działania, aby utworzyć wiązkę, które są bardzo różne od zasad działania konwencjonalnego lasera. W przeciwieństwie do laserów gazowych, ciekłych lub na ciele stałym, takich jak lasery diodowe, w których elektrony są wzbudzane podczas wiązania z atomami, FEL wykorzystują relatywistyczną wiązkę elektronów jako czynnik laserowy, który porusza się swobodnie w strukturze magnetycznej, stąd określenie "wolny elektron". Laser na swobodnych elektronach ma najszerszy zakres częstotliwości spośród wszystkich typów laserów i może być szeroko przestrajalny, obecnie w zakresie długości fal od mikrofal, przez promieniowanie terahercowe i podczerwone, po spektrum widzialne, po ultrafiolet i promieniowanie rentgenowskie.
Lasery na wolnych elektronach zostały wynalezione przez Johna Madeya w 1976 roku na Uniwersytecie Stanforda. Praca opiera się na badaniach przeprowadzonych przez Hansa Motza i jego współpracowników, którzy w 1953 r. wykonali pierwszy falownik na Stanford przy użyciu konfiguracji magnetycznej wigglera, która jest sercem lasera na swobodnych elektronach. Madey wykorzystał wiązkę elektronów 24 MeV i 5 m długości wiglera do wzmocnienia sygnału. Wkrótce potem inne laboratoria z akceleratorami zaczęły opracowywać takie lasery.
Lasery na wolnych elektronach zużywają dużo energii elektrycznej podczas pracy. Aby zredukować energię potrzebną do ich działania, naukowcy używają liniowego akceleratora odzyskiwania energii do recyklingu wysokoenergetycznej wiązki elektronów, która aktywuje laser.
