二氧化碳激光器由C. Kumar N. Patel于1964年发明。它也被称为二氧化碳玻璃管激光器，是一种具有高连续输出功率的激光光源。二氧化碳激光器广泛应用于纺织、医疗、材料加工、工业制造等领域，尤其在包装打标、非金属材料切割和医疗美容等领域发挥着重要作用。
20世纪80年代，二氧化碳激光技术已经成熟，并在随后的20多年里，被广泛应用于金属切割、各种材料的切割/雕刻、汽车焊接、激光熔覆等领域。目前工业应用的二氧化碳激光器波长为10.64μm，输出激光为红外光。二氧化碳激光器的光电转换效率可达15%-25%，优于固态YAG激光器。二氧化碳激光器的波长决定了其激光能够被钢、有色钢、精密金属以及多种非金属材料吸收，因此其适用材料范围远比光纤激光器更广。
就目前而言，最重要的激光加工无疑是激光金属加工。然而，随着光纤激光器在国内外市场迅速发展，它已经占据了原本属于二氧化碳激光切割的部分市场份额。这可能会导致一些误解：二氧化碳激光器已经过时，不再有用。事实上，这种看法完全错误。
作为最成熟、最稳定的激光光源，二氧化碳激光器的工艺开发也非常成熟。即使在今天，二氧化碳激光器在欧洲和美国仍然有着广泛的应用。许多天然和合成材料都能很好地吸收二氧化碳激光，这为二氧化碳激光器在材料处理和光谱分析领域提供了丰富的应用前景。二氧化碳激光的这些特性决定了它至今仍具有独特的应用潜力。以下列举一些二氧化碳激光器的常见应用。
金属材料加工
在光纤激光普及之前，金属加工主要采用高功率二氧化碳激光器。但如今，切割超厚金属板时，大多数人会想到10kW以上的光纤激光器。虽然光纤激光切割在钢板切割领域确实取代了部分二氧化碳激光切割，但这并不意味着二氧化碳激光切割会消失。目前，像汉斯岳明、百盛、奔塔激光等许多国内激光设备制造商仍然可以提供二氧化碳金属激光切割机。
由于光纤激光器的光斑很小，因此更容易进行切割。但这一特性在激光焊接方面却成了劣势。在厚金属板焊接中，高功率二氧化碳激光器比光纤激光器更具优势。尽管几年前人们开始努力克服光纤激光器的这一缺点，但它仍然无法超越二氧化碳激光器。
材料表面处理
二氧化碳激光器可用于表面处理，即激光熔覆。虽然如今激光熔覆技术也采用半导体激光器，但在高功率半导体激光器出现之前，二氧化碳激光器在激光熔覆应用领域占据主导地位。激光熔覆广泛应用于模具、五金、矿山机械、航空航天、船舶设备等工业领域。与半导体激光器相比，二氧化碳激光器在价格方面更具优势。
纺织加工
在金属加工领域，二氧化碳激光器正面临来自光纤激光器和半导体激光器的挑战。因此，未来二氧化碳激光器的主要应用可能更多地集中在非金属材料上，例如玻璃、陶瓷、织物、皮革、木材、塑料、聚合物等。
特殊领域的定制应用
二氧化碳激光器的光品质使其在聚合物、塑料和陶瓷加工等特殊领域具有巨大的定制应用潜力。二氧化碳激光器可以对ABS、PMMA、PP和其他聚合物进行高速切割。
医疗应用
上世纪90年代，采用超脉冲二氧化碳激光的高能脉冲医疗设备被发明出来，并迅速普及。激光美容尤其受到欢迎，发展前景十分光明。
二氧化碳激光冷却
二氧化碳激光器以二氧化碳气体为介质。无论是射频金属腔体设计还是玻璃管设计，其内部元件对热都非常敏感。因此，高精度冷却对于保护二氧化碳激光器并延长其使用寿命至关重要。
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