Free Electron Laser (FEL) ในการที่จะกล่าวถึงหลักการทำงานของ FEL นั้นจะต้องมีความเข้าใจในหลักการทำงานของอุปกรณ์แทรกอันดูเลเตอร์เสียก่อนเนื่องจากอันดูเลเตอร์เป็นส่วนประกอบสำคัญของระบบ FEL อุปกรณ์แทรกชนิดอันดูเลเตอร์คือชุดของแม่เหล็กสองขั้วเรียงกันเป็นคาบดังแสดง มื่ออิเล็กตรอนที่มีความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสงเดินทางผ่านระบบอันดูเลเตอร์ อิเล็กตรอนนั้นจะเคลื่อนที่ส่ายไปมาดังที่แสดงในรูปที่ 1 และปลดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือแสงออกมาทางด้านหน้า ตัวระบบอันดูเลเตอร์เองนั้นถูกออกแบบมาให้แสงที่เกิดจากอิเล็กตรอนตัวเดียวกันเกิดการแทรกสอดกันที่ตำแหน่งต่างๆ ภายในอันดูเลเตอร์ แหล่งกำเนิดแสง ความยาวคลื่นของแสงที่ถูกปลดปล่อยออกมานั้นจะถูกกำหนดโดยเงื่อนใขของการแทรกสอด (Interference condition หรือ Coherence condition) นี้เอง ถ้าเราพิจารณาความเร็วของอิเล็กตรอนในอันดูเลเตอร์ในแนวการเคลื่อนที่เดิม (สมมติเป็นแนวแกน Z) จะพบว่าความเร็วเฉลี่ยของอิเล็กตรอนในแนวนั้นมีค่าเท่ากับ โดยที่ c คือความเร็วของแสงในสุญญากาศ  คือ Lorentz factor ซึ่งสำหรับอิเล็กตรอนแล้ว  = 1957E โดยที่  E คือค่าพลังงานของลำอิเล็กตรอนในหน่วย GeV (พันล้านอิเล็กตรอนโวลต์) และ K คือค่าพารามิเตอร์การเลี้ยวเบน (Deflection parameter) ซึ่งหาได้จากความสัมพันธ์  โดยที่ คือความยาวคาบของอันดูเลเตอร์ในหน่วยเมตร และ คือค่าสนามแม่เหล็กสูงสุดของอันดูเลเตอร์ในหน่วยเทสลา