自由空间光系统（FSO），也被称为自由空间光子学（FSP），它是指用被调的可见光束或红外线光束通过空气来获得宽带通信的传输方式。它通常使用的是激光束，尽管没有像light-emitting diodes (LEDs)或IR-emitting diodes (IREDs)那样的激光发射装置。
FSO的理论本质上与光纤传输相同。不同之处在于能量射束被校准，并通过从来源端到目的端之间的纯净空气或空间来传输，而不是通过光纤传输。如果能量射束没有产生充分的平行射线束来传过必需距离的话，就会用镜头来瞄准。在来源端，可见光束或红外线能量射束用被传输的数据来调整。在目的端，光束被光电探测器截取，从可见光束或红外线光束中提取出数据，并且最终信号被放大且传到硬件。
FSO系统能够在几千米的距离间运行。只要在来源端与目的端之间有清晰的视线，这种传输在理论上就是可行的。甚至如果没有直接的视线，理论上可以使用安装的镜子来反射能量射束。该能量射束能够通过玻璃窗并且只有少许甚至没有减弱（只要窗户保持洁净）。
尽管FSO系统是一些宽带网络需要的很好的传输方式，但是仍有局限性。最重要的是雨水、灰尘、雪、雾或烟雾都会阻碍传输路线并使网络瘫痪。