Das Lasermedium besteht in der Regel aus einem CO₂-N₂-He-Gasgemisch. Die N₂-Moleküle werden im Resonator durch eine DC- oder HF-Glimmentladung angeregt. Die N₂-Moleküle lassen sich besonders leicht zum Schwingen anregen. Hierbei handelt es sich um eine tatsächliche kinetische Molekülschwingung (im vorliegenden Fall eine Valenzschwingung) und keine Anregung der Elektronen der Atome, wie bei Festkörperlasern. Elektronenanregung und Ionisation finden ebenfalls statt, sind aber für den Anregungsprozess der CO₂-Moleküle nicht relevant.

Sind die N₂-Moleküle angeregt, können sie nur mit zwei diskreten Amplituden schwingen (ν und 2 ν). Da das N₂-Molekül über kein permanentes Dipolmoment verfügt, sind Übergänge zwischen den Schwingungsniveaus unter Emission von Photonen (optische Übergänge) verboten und die N₂-Moleküle können sehr lange (Größenordnung: 1 ms) in diesem angeregten Zustand bleiben. Durch die lange Zeit im angeregten Zustand besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass sie CO₂-Moleküle durch Stöße zweiter Art anregen, in einer ihrer vier Normalschwingungen zu schwingen (vgl. Molekülschwingung) – dies macht die N₂-Moleküle zu einer Art Energiespeicher. CO₂-Moleküle, die auf das 2ν₃-Niveau angeregt wurden, müssen erst durch spontanen Energieverlust um eine Energiestufe fallen, bevor sie ein Photon abgeben können.

Haben die CO₂-Moleküle ihre kinetische Energie bis ν₃ verloren, sind sie in der Lage, von diesem metastabilen Zustand aus in die Zustände 2 ν₂ und ν₁ zu fallen und dabei Photonen in den bezeichneten Wellenlängen zu emittieren.

Wie funktioniert ein CO2 Laser?

Hier wird die Fähigkeit des CO2 Moleküls, Energie abzustrahlen, technisch ausgenützt! Ja , die Frage wird beantwortet, unterwelcehn Bedingungen findet das denn stattt:

https://de.wikipedia.org/wiki/Kohlendioxidlaser

Wie Aus dieser Graphik leicht zu erkennen ist, benötigt das CO2 Molekül eine Anregungsenergie (Stoß) von ca 0.6 eV!!

Photonen, die die Erde abstrahlt, in dem  Absorptionsbereich des CO2 Moleküls, (Wellenlänge 15 Mikrometer)  diese Photonen haben aber nur eine Energie von ca 0.08 eV !!!

Somit sind sie niemals in der Lage, ein CO2 Molekül so anzuregeen, dass es Photonen emittieren kann!

CO2 strahlt in grosser Höhe seine Energie nach Stefan Boltzmann Gesetz ab! Und zwar in den Weltraum - es kühlt die Erde.

Photonen, die in Richtung Erde abgestrahlt werden, werden auf dem Weg nach unten, von milliarden Molekülen (CO2 und H2O) absorbiert und können die Erde nicht erwärmen!