O mecanismo de produção de radiação em um laser depende da emissão estimulada, onde a energia é extraída de uma transição em um átomo ou molécula. Este é um fenômeno quântico descoberto por Einstein que derivou a relação entre o coeficiente A que descreve a emissão espontânea e o coeficiente B que se aplica à absorção e emissão estimulada. No entanto, no caso do laser de elétrons livres, os níveis de energia atômica não estão envolvidos; parece que o funcionamento desse dispositivo bastante exótico pode ser explicado sem referência à mecânica quântica.
