橫流 CO2激光器目前主要采用三軸正交結構，即氣流方向、放電方向和光軸方向三者相互垂直。

橫流 CO2激光器的特點是：

可以獲得體積均勻的輝光放電，因而可獲得很大的激光輸出功率。工作原理：激光器殼內的風機驅動混合工作氣體橫向通過放電激勵區域，通過在電極間加上直流電壓使工作氣體產生輝光放電。這種放電激勵使CO2分子產生能級間的躍遷，當粒子從高能級向低能級躍遷時，放出光子，光子在反射鏡之間來回反射振蕩，產生激光。橫流CO2激光器增益體積大，單腔可以實現均勻分布的多模光斑輸出，采用折疊腔或用選模光闌可以實現低階模輸出。多模橫流CO2激光器主要用于材料的表面改性，如激光 表面熱處理、激光熔凝強化、激光熔覆等，低階模橫流 CO2激光器主要用于鋼鐵行業、武器裝備中厚鋼板的激光深熔焊接等。國外橫流CO2激光器的輸出功率達到了 30kW，商品化產品達到了 15kW，如武鋼進口了 8kW 橫流 CO2激光器用于厚鋼板的激光拼焊，美國光譜物理的 820 型橫流 CO2激光器光束質量好，可用于切割領域。國內在 90 年代，有華中科技大學、上海光機所、湖南大學等單位完成 10kW 橫流CO2激光器的研制，但是，目前國內在高光束質量以及電源技術等方面制約了橫流 CO2激光器在切割及厚板焊接方面的應用。高功率高光束質量的激光諧振腔設計一直是橫流CO2激光器研究中的一個重點和難點。