二氧化碳激光于1964年首次運用其波長為10.6μm。二氧化碳激光是一種氣體激光，波長為 10600nm ，它可以讓組織氣化而達(dá)成治療的目的。在醫(yī)療領(lǐng)域起到很大的作用。作為一種非常有效率的激光，在商業(yè)模型上其轉(zhuǎn)換效率達(dá)到10%。因此二氧化碳激光廣泛用于激光切割，焊接，鉆孔和表面處理。作為商業(yè)應(yīng)用激光可達(dá)45千瓦，這是目前最強(qiáng)的物質(zhì)處理激光。

二氧化碳激光是一種分子激光。主要的物質(zhì)是二氧化碳分子。它可以表現(xiàn)多種能量狀態(tài)這要視其振動和旋轉(zhuǎn)的形態(tài)而定。

廢熱被拒的方式對激光系統(tǒng)設(shè)計有很大的影響。原則上，有兩種可能的方式。第一種方式是基于自動處理自然擴(kuò)散熱氣到管墻，運作原理就是密封和慢軸流激光。第二種是基于氣體強(qiáng)迫對流，其運作原理就是快軸流激光。大體上，主要有五種二氧化碳激光：密封式或無流式、慢軸流、快軸流、快速橫向流、橫向激勵大氣(TEA)。

密封或無流式二氧化碳激光通常以用于光束偏轉(zhuǎn)激光做記號。它的放電管完全被封住。這種激光束的質(zhì)量非常好。而且在大多數(shù)情況下整個放電管可以換新舊的可以重新灌氣所以容易保養(yǎng)。這樣就無需使用分離式的氣體供應(yīng)系統(tǒng)。只需要在激光頭做較少的連接。所以它既緊密且輕巧。但是其能量輸出較低(通常少于200瓦)。

TEA二氧化碳激光通常應(yīng)用于防護(hù)罩制作。只能在脈沖形勢下操作。氣流低且氣壓高。其激勵電壓大概在一萬伏。這種激光束能量分布在相對的大區(qū)域是統(tǒng)一的。它的最高能量最高可以達(dá)到1012瓦而且其脈沖寬度非常小。盡管如此，由于多狀態(tài)運轉(zhuǎn)所以這種形式的激光很難在小點上集中。