激光器主要用于產生激光，通常由增益介質、泵浦源和諧振腔組成。增益介質是激光光子的產生源，根據增益介質不同，激光器分為固體激光器、氣體激光器、半導體激光器、光纖激光器、自由電子激光器（FEL）等。
自由電子激光器是基于相對論電子束與周期性磁場相互作用產生自由電子激光。自由電子激光是一種先進光源，具有波長連續可調、峰值功率極高、脈沖時間極短、亮度超高、全相干性、高平均功率等優勢，主要應用在物理、化學、生命科學、材料科學、能源科學等學科的基礎科學研究領域。
根據新思界產業研究中心發布的《
2025-2029中國自由電子激光器（FEL）行業市場現狀綜合研究及投資前景預測報告》顯示，FEL于20世紀70年代首次提出，隨著研究深入及加速器技術的進步，FEL研究逐漸從長波長（遠紅外FEL）向短波長（紫外至X射線FEL）、X射線FEL（XFEL）擴展，目前X射線FEL是國內外研究熱點。
FEL裝置主要由加速器、波蕩器、光束線系統三部分組成。科技強國高度重視FEL的發展，目前德國、美國、韓國、瑞士、日本、中國等國家均已建有FEL裝置。
截止至目前，全球已建成和在建的FEL裝置達70多臺，包括美國國家加速器實驗室的直線加速器相干光源（LCLS）、歐洲X射線自由電子激光裝置（XFEL）、德國軟X射線自由電子激光裝置（FLASH）、中國成都太赫茲自由電子激光裝置（CTFEL）、上海硬X射線自由電子激光裝置（SHINE）、深圳中能高重復頻率X射線自由電子激光項目等。
我國FEL相關研究單位包括天津大學、南方科技大學、深光院（深圳先進光源研究院）、中國工程物理研究院應用電子學研究所、中國科學技術大學等。目前我國FEL研究及裝置建設已形成相當規模，覆蓋從太赫茲到硬X射線的廣泛波段，其中上海硬X射線自由電子激光裝置于2017年開始建設，這是基于連續波超導技術的高重復頻率自由電子激光，具有國際先進水平，預計2025年將實現首次出光。
新思界
行業分析人士表示，FEL可用于產生激光波長任意可調、高峰值功率和高平均功率的自由電子激光，廣泛應用在物理、化學、材料科學、生命科學、環境科學等基礎科學研究領域。目前FEL仍處于蓬勃發展的階段，但FEL建設和維護需要大量的資金支持，應用集中在科研探索方面，工業應用類別有限，未來亟需拓展其產業化應用。
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