自由空间光交换可以看做是一种空分光交换，它是通过在空间无干涉地控制光的路径来实现的。由于自由空间光交换方式的构成比较简单，有时只需移动棱镜或透镜即可实现该交换，因此它是较早出现的光交换技术。它与空分光交换的不同在于：在自由空间光交换网络中，光是通过在自由空间或均匀材料中传播而到达目标的；而空分光交换中光的传播是完全在波导进行的。

典型的自由空间光交换是由二维光偏振控制的交换阵列或开关门器件组成的。另外，使用全息光交换技术可以构成大规模的自由空间光交换系统，且无需多级连接。最近，某于Si2IC技术的微电子机械系统（MEMS）技术的引入，使得微机械光开关技术迅速地走向实用化，为自由空间光交换技术的可靠实现又提供了新的技术基础。与空分光交换相比，因为自由空间光交换利用的是光束互连，适合做三维高密度组合，即使光束相互交叉，也不会相互影响，所以比较容易构成大规模的交换系统。