CO2雷射器的原理主要涉及CO2分子在特定條件下受激發射光子的過程。CO2雷射器以CO2氣體為主要工作物質，輔以氦氣和氮氣等其他氣體。這些氣體被密封在放電管中，放電管通常由玻璃或石英製成。當在電極之間施加高電壓時，氣體混合物中的CO2分子被激發到高能態，然後迅速躍遷回低能態，在躍遷過程中釋放能量，並引起分子振動和轉動。這些振動和轉動導致CO2分子中的雷射能級與另一氣體中的能級達到共振，使得CO2分子發射出一束特定波長的雷射光束，波長大約為10.6微米。這個過程中，雷射光束在兩個反射鏡之間來回反射，形成諧振腔，增強光束的強度。最終，雷射通過部分反射鏡輸出，可用於各種套用。