CO2雷射器由C.Kumar N.Patel於1964年發明。它又稱為CO2玻璃管，是一種具有高連續輸出功率的雷射光源。 CO2雷射廣泛應用於紡織、醫療、材料加工、工業製造等領域，在包裝打標、非金屬材料切割、醫學美容等領域發揮重要作用。
1980年代，CO2雷射技術已日趨成熟，在隨後的二十多年中，CO2雷射已廣泛應用於金屬切割、各類材料的切割/雕刻、汽車焊接、雷射熔覆等許多領域。目前工業上應用的CO2雷射波長為10.64μm，輸出雷射為紅外光，光電轉換率可達15%-25%，比固體YAG雷射更具優勢。 CO2雷射的波長決定了其雷射可被鋼材、有色鋼材、精密金屬以及多種非金屬材料吸收，其適用材料範圍遠比光纖雷射廣泛。
目前，最重要的雷射加工無疑是雷射金屬加工。然而，自從光纖雷射在國內外市場熱度飆升以來，它在金屬加工領域已經佔據了部分原本屬於CO2雷射切割的市場份額。這或許會引發一些誤解：CO2雷射已經過時，不再適用。然而，這種想法是完全錯誤的。
作為最成熟、最穩定的雷射光源，CO2雷射在製程發展上也十分成熟。即使在今天，歐美國家仍然廣泛應用CO2雷射。許多天然和合成材料也能很好地吸收CO2雷射，這為CO2雷射在材料處理和光譜分析方面提供了許多應用機會。 CO2雷射的自身特性決定了它仍然具有獨特的應用潛力。以下列舉一些CO2雷射的常見應用。
金屬材料加工
在光纖雷射普及之前，金屬加工主要使用高功率的二氧化碳雷射。但如今，對於超厚金屬板的切割，大多數人會想到10KW以上的光纖雷射。雖然光纖雷射切割在鋼板切割方面確實取代了部分二氧化碳雷射器，但這並不意味著二氧化碳雷射切割將會消失。目前，許多國內雷射設備製造商，如大族粵銘、百盛、奔達激光，仍可提供二氧化碳金屬雷射切割機。
光纖雷射器由於其雷射光斑較小，因此更容易切割。但這特性在雷射焊接方面卻成了一個弱點。在厚金屬板焊接中，高功率CO2雷射比光纖雷射更具優勢。儘管幾年前人們開始克服光纖雷射的這一弱點，但它仍然無法超越CO2雷射。
材料表面處理
CO2雷射可用於表面處理，即雷射熔覆。雖然如今雷射熔覆也可以採用半導體雷射器，但在高功率半導體雷射問世之前，CO2雷射一直是雷射熔覆應用的主導。雷射熔覆廣泛應用於模具製造、五金加工、礦山機械、航太、船舶設備等工業領域。與半導體雷射相比，CO2雷射在價格上更具優勢。
紡織加工
在金屬加工領域，CO2雷射正面臨光纖雷射和半導體雷射的挑戰。因此，未來CO2雷射的主要應用領域可能將集中在非金屬材料上，例如玻璃、陶瓷、織物、皮革、木材、塑膠、聚合物等。
特殊領域客製化應用
CO2雷射的光質為聚合物、塑膠和陶瓷加工等特殊領域的客製化應用提供了巨大可能性。 CO2雷射可對ABS、PMMA、PP等聚合物進行高速切割。
醫療應用
1990年代，以超脈衝CO2雷射為代表的高能量脈衝醫療設備問世並開始普及，雷射美容尤為受到人們的青睞，前景十分廣闊。
CO2雷射使用氣體（CO2）作為介質。無論是射頻金屬腔體設計或玻璃管設計，其內部元件對熱量都非常敏感。因此，高精度的冷卻對於保護CO2雷射並維持其使用壽命至關重要。
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