Een CO2-laser is een type gaslaser. In dit apparaat wordt elektriciteit door een met gas gevulde buis geleid die licht produceert. De uiteinden van de buis zijn spiegels; waarvan één volledig reflecterend is en de ander wat licht doorlaat. Het gasmengsel bestaat in het algemeen uit koolstofdioxide, stikstof, waterstof en helium. Licht geproduceerd door CO2-lasers is onzichtbaar en valt in het verre infraroodbereik van het lichtspectrum.
Productie van de laserstraal

Wanneer gestimuleerd door een elektrische stroom, worden stikstofmoleculen in het gasmengsel geëxciteerd, wat betekent ze winnen energie. Stikstof wordt gebruikt omdat het deze opgewonden toestand gedurende lange tijd kan vasthouden zonder de energie af te geven in de vorm van fotonen of licht. De hoge energietrillingen van stikstof wekken op hun beurt de koolstofdioxidemoleculen op. Op dit punt bereikt de laser een toestand genaamd populatie-inversie, het punt waarop een systeem meer geëxciteerde deeltjes heeft dan niet-geëxciteerde. Voordat de laser een lichtstraal produceert, moeten de stikstofatomen hun opgewonden toestand verliezen door energie vrij te geven in de vorm van fotonen. Dit gebeurt wanneer de geëxciteerde stikstofatomen in contact komen met de zeer koude heliumatomen, waardoor de stikstof licht afgeeft.
Afvoer van laserlicht

Het geproduceerde licht is zeer krachtig in vergelijking met normaal licht omdat de buis van gassen is omgeven door spiegels, die het grootste deel van het licht reflecteren dat door de buis reist. Deze reflectie van licht zorgt ervoor dat de door de stikstof geproduceerde lichtgolven intensiteit opbouwen. Het licht neemt toe naarmate het door de buis heen en weer beweegt, en komt pas naar buiten nadat het helder genoeg is geworden om door de gedeeltelijk reflecterende spiegel te gaan.
Beam Power and Wavelength

Licht van een CO2-laser is krachtig genoeg om veel materialen te snijden, waaronder stof, hout en papier; de krachtigste CO2-lasers worden gebruikt voor het bewerken van staal en andere metalen. Hoewel de CO2-lasers met het hoogste vermogen meer dan 1.000 W werken, liggen die voor de bewerking meestal tussen 25 en 100 W; ter vergelijking, laseraanwijzers zijn een paar duizendsten van een watt. Omdat het in het infrarood is, heeft het een zeer lange golflengte, ongeveer 10,6 micrometer; het is veel langer dan zichtbaar licht, dat tussen ongeveer 450 en 700 nanometer loopt. Zoals continue lasers gaan, is het CO2-type het krachtigste in productie.