Um laser de CO2 é um tipo de laser a gás. Neste dispositivo, a eletricidade é conduzida através de um tubo cheio de gás, produzindo luz. As extremidades do tubo são espelhos; um dos quais é totalmente reflexivo e o outro que deixa passar alguma luz. A mistura gasosa é geralmente composta de dióxido de carbono, nitrogênio, hidrogênio e hélio. A luz produzida pelos lasers de CO2 é invisível, caindo na faixa infravermelha do espectro luminoso.
Produção do raio laser

Quando estimuladas por uma corrente elétrica, as moléculas de nitrogênio na mistura gasosa ficam excitadas, o que significa eles ganham energia. O nitrogênio é usado porque pode manter esse estado excitado por longos períodos de tempo sem descarregar a energia na forma de fótons ou luz. As vibrações de alta energia do nitrogênio, por sua vez, excitam as moléculas de dióxido de carbono. Nesse ponto, o laser atinge um estado chamado inversão populacional, o ponto em que um sistema possui mais partículas excitadas que as não excitadas. Para que o laser produza um feixe de luz, os átomos de nitrogênio devem perder seu estado excitado liberando energia na forma de fótons. Isso acontece quando os átomos de nitrogênio excitados entram em contato com os átomos de hélio muito frio, o que faz com que o nitrogênio libere luz.
Descarga da luz laser

A luz produzida é muito poderosa em comparação à luz normal porque o tubo de gases é cercado por espelhos, que refletem a maior parte da luz que viaja através do tubo. Esse reflexo da luz faz com que as ondas de luz produzidas pelo nitrogênio aumentem em intensidade. A luz aumenta à medida que viaja para frente e para trás através do tubo, saindo somente depois de se tornar brilhante o suficiente para passar pelo espelho parcialmente reflexivo.
Potência do feixe e comprimento de onda

A luz de um laser de CO2 é poderosa o suficiente cortar muitos materiais, incluindo tecidos, madeira e papel; os mais poderosos lasers de CO2 são usados na usinagem de aço e outros metais. Embora os lasers de CO2 de maior potência executem mais de 1.000 W, os usados para usinagem geralmente estão entre 25 e 100 W; em comparação, os ponteiros a laser são alguns milésimos de watt. Por estar no infravermelho, possui um comprimento de onda muito longo, em torno de 10,6 micrômetros; é muito mais longo que a luz visível, que varia entre 450 e 700 nanômetros. Conforme os lasers contínuos, o tipo de CO2 é o mais poderoso em produção.