激光器主要用于產(chǎn)生激光，通常由增益介質(zhì)、泵浦源和諧振腔組成。增益介質(zhì)是激光光子的產(chǎn)生源，根據(jù)增益介質(zhì)不同，激光器分為固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)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(chǎn)生自由電子激光。自由電子激光是一種先進(jìn)光源，具有波長連續(xù)可調(diào)、峰值功率極高、脈沖時(shí)間極短、亮度超高、全相干性、高平均功率等優(yōu)勢，主要應(yīng)用在物理、化學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《
2025-2029中國自由電子激光器（FEL）行業(yè)市場現(xiàn)狀綜合研究及投資前景預(yù)測報(bào)告》顯示，F(xiàn)EL于20世紀(jì)70年代首次提出，隨著研究深入及加速器技術(shù)的進(jìn)步，F(xiàn)EL研究逐漸從長波長（遠(yuǎn)紅外FEL）向短波長（紫外至X射線FEL）、X射線FEL（XFEL）擴(kuò)展，目前X射線FEL是國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。
FEL裝置主要由加速器、波蕩器、光束線系統(tǒng)三部分組成�？萍紡�(qiáng)國高度重視FEL的發(fā)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(dá)70多臺(tái)，包括美國國家加速器實(shí)驗(yàn)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(fù)頻率X射線自由電子激光項(xiàng)目等。
我國FEL相關(guān)研究單位包括天津大學(xué)、南方科技大學(xué)、深光院（深圳先進(jìn)光源研究院）、中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等。目前我國FEL研究及裝置建設(shè)已形成相當(dāng)規(guī)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(shè)，這是基于連續(xù)波超導(dǎo)技術(shù)的高重復(fù)頻率自由電子激光，具有國際先進(jìn)水平，預(yù)計(jì)2025年將實(shí)現(xiàn)首次出光。
新思界
行業(yè)分析人士表示，F(xiàn)EL可用于產(chǎn)生激光波長任意可調(diào)、高峰值功率和高平均功率的自由電子激光，廣泛應(yīng)用在物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域。目前FEL仍處于蓬勃發(fā)展的階段，但FEL建設(shè)和維護(hù)需要大量的資金支持，應(yīng)用集中在科研探索方面，工業(yè)應(yīng)用類別有限，未來亟需拓展其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
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