二氧化碳激光于1964年首次运用其波长为10.6μm。因为这是一种非常有效率的激光，作为商业模型来说其转换效率达到10%，所以二氧化碳激光广泛用于激光切割，焊接，钻孔和表面处理。作为商业应用激光可达45千瓦，这是目前最强的物质处理激光。二氧化碳激光器是目前连续输出功率较高的一种激光，它发展较早，商业产品较为成熟，被广泛应用到材料加工、医疗使用、军事武器、环境量测等各个领域，是用最广泛的激光器之一。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展，也是光武器和核聚变研究中的重大成果。
1964年，Patel等人首先发现了用CO2气体观察到大约10.6微米的连续波激光作用，（其中还有9.6微米）经过多年对CO2气体激光的研究，今天它已经成为产品，广泛用于各种领域。
CO2激光器是分子气体激光器，分子气体由碳和氧组成（最常用），分子气体激光器通过分子能级间的跳跃产生激发震荡的一种激光器，实现高效率与高功率输出。CO2分子气体激光器中主要物质为CO2，辅助气体有氮气，氦气等。它的光电转换效率（输出激光功率与输出电功率之比）较高，一般为15%左右，输出功率从瓦级直到万瓦级。由于CO2结构类型差异很大，它应用于不同的领域，其中应用最为广泛的当属激光医学，CO2激光器输出波长为10.6um，是不可见的红外光，它极易被人体组织200pm内的表层所吸收，稳定性好，是医学上应用最为广泛的一种气体激光器。
CO2激光器是一种比较重要的气体激光器。这是应为它具有一些比较突出的特点：第一，它有比较大的功率和比较高的能量转换效率。一般的闭管CO2激光器可有几十瓦的连续输出功率，这远远超过了其他的气体激光器，横向流动式的电激励CO2激光器则可有几十万瓦的连续输出。此外横向大气压CO2激光器，从脉冲输出的能量和功率上也都达到了较高的水平，可与固体激光器媲美。CO2激光器的能量转换效率可达30~40%，这也超过了一般的气体激光器。
第二，它是利用CO2分子的振动-转动能级间的跃迁的，有比较丰富的谱线，在10微米附近有几十条谱线的激光输出。近年来发现的高气压CO2激光器，可做到从9~10微米间连续可调谐的输出。
第三，它的输出波段正好是大气窗口（即大气对这个波长的透明度较高）。
除此之外，它也具有输出光束的光学质量高，相干性好，线宽窄，具有较好的方向性、单色性和较好的频率稳定性。而气体的密度小，不易得到高的激发粒子浓度，因此，CO2气体激光器输出的能量密度一般比固体激光器小。
用于OEM的ULR系列CO2激光器基于密封，射频泵浦，板的设计，产生高质量的光束。激光器可以在CW模式下进行操作，也可以通过调制改变输入信号的脉冲宽度来控制平均功率。在10W-500 W激光器中，射频电极被间隔开，产生不受电极影响的激光束，从而提供极好的近场和远场质量和最小的波导效应。折叠的谐振器设计使包装紧凑，不需要消耗品，而且寿命很长。
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