盡管擁有這些長期優(yōu)勢，但是 CO2 激光器已經(jīng)在一些方面遭遇挑戰(zhàn)。光纖激光器和量子級聯(lián)激光器已經(jīng)擴展到了很多之前由 CO2 激光器主導(dǎo)的應(yīng)用領(lǐng)域。
在工業(yè)應(yīng)用中，高功率光纖激光器能提供更高的效率、其能量能被金屬材料更好地吸收，并且更加具有成本優(yōu)勢。然而，CO2 激光器仍然是加工很多非金屬材料的唯一方式，因為這些材料不能吸收光纖激光器的近紅外波長。
量子級聯(lián)激光器能產(chǎn)生 2~12μm范圍的波長，并且體積更加緊湊，已成為光譜學(xué)應(yīng)用中的一個重要工具。然而，許多位于 8~12μm 長波紅外波段的傳感、光譜敏感的工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用，需要更高的功率、更好的光譜純度、極好的相干性和穩(wěn)定的空間模式，這些只有 CO2 激光器可以實現(xiàn)。
除了技術(shù)上的挑戰(zhàn)，中國不斷擴張的激光產(chǎn)業(yè)也導(dǎo)致價格越來越低。標(biāo)準(zhǔn)的 CO2 激光器正迅速商品化，進(jìn)入門檻和利潤都急速下降。三年前，中國公司購買美國制造的 30W CO2激光器需要 4500 美元 ；而現(xiàn)在，國產(chǎn) CO2 激光器進(jìn)入市場，將價格拉低到 2000 美元。能提供功率從幾瓦到上萬瓦的 CO2 激光器系列，這也使得 CO2 激光器在塑料加工廠、牙科診所、手機裝配線等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。
盡管 CO2 激光器作為“對所有用途一刀切解決方案”的競爭方式已經(jīng)結(jié)束，但是隨著新材料加工的涌現(xiàn)，以及日益嚴(yán)格的工業(yè)和科研加工要求，這些均需要新的專用激光器，需要對激光器真正的價值主張有更深的技術(shù)理解，需要一種完全不同的方式制造并推廣 CO2 激光器。CO2 激光器正在應(yīng)對這些新的挑戰(zhàn)。
在制造方面，這種新的模式需要調(diào)整 CO2 激光器的各種指標(biāo)，密切配合客戶的特定需求。在市場方面，從之前的平均功率和“按瓦論價”的價值主張，轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛻舳ㄖ苹鉀Q方案，根據(jù)特定的材料和應(yīng)用需要，設(shè)計激光器的脈沖形狀、峰值功率、專用波長和工作穩(wěn)定性。
在嘗試拓展摩爾定律時，CO2 激光器被認(rèn)為是通過激光生成等離子體（LPP）產(chǎn)生極紫外（EUV）輻射的最佳工具。這種 13.5nm 的 EUV 光是通過蒸發(fā)錫的熔融液滴產(chǎn)生的。針對這項應(yīng)用也測試了 Nd:YAG 等其他激光器，結(jié)果表明它們在產(chǎn)生更高速、高質(zhì)量等離子體屬性的光學(xué)薄羽流方面，效率更低，這是因為錫對 CO2 激光器照射具有更高的反射率。
為了產(chǎn)生 EUV 光，CO2 激光器需要提供一連串波長 10.6μm、光學(xué)質(zhì)量近乎完美、高速且完全相同的脈沖，具有半導(dǎo)體行業(yè)所要求的清潔度、精確度和可重復(fù)性。
為了滿足這些嚴(yán)格的要求，用于EUV 的 CO2 激光器從原材料處理到最終測試的所有工序，都完全在 ISO Class 7 級別的潔凈室內(nèi)進(jìn)行。每臺激光器都通過 12 小時的連續(xù)開機測試，完全符合測試規(guī)格，因為任何偏差都可能導(dǎo)致數(shù)千枚半導(dǎo)體芯片的失敗。
在與激光干涉引力波天文臺引力波探測機構(gòu)長達(dá)十幾年的項目合作中，我們提供了關(guān)鍵技術(shù)來協(xié)助驗證引力波的存在。雖然愛因斯坦在很早之前就已經(jīng)預(yù)測了引力波的存在，但它們的理論信號太小，以至于他懷疑是否能建立具備足夠高靈敏度的裝置，進(jìn)而探測到如此微小的宇宙雜音。
的科學(xué)家遇到了一個非常特殊的問題。任何光子被干涉儀光學(xué)器件吸收，即便是三百三十萬分之一，都會使光學(xué)元件畸變，并且產(chǎn)生的熱噪聲足以覆蓋他們需要探測的信號。雖然LIGO 設(shè)計的光學(xué)器件已經(jīng)考慮到了熱畸變因素，但在探測時，他們需要實時的微調(diào)來匹配主光束的功率和每個光學(xué)器件的個體差異。
CO2 激光器是微調(diào)光學(xué)元件的合理方案，因為其光束可以被 LIGO 光學(xué)元件高度吸收，并且能提供很高的光譜純度和功率穩(wěn)定性。如果沒有這些，他們的測量系統(tǒng)會增加很多噪聲。
為滿足精確的專用需求，我們開發(fā)了單波長穩(wěn)定的CO2 激光器，適用于實時自適應(yīng)系統(tǒng)中的精密控制回路，可以精確補償主工作光束熱效應(yīng)造成的光學(xué)元件畸變。當(dāng)熱畸變補償不足時，CO2 激光器光束整形為環(huán)狀提供額外補償（過熱糾正）；當(dāng)補償過度時， CO2 激光器光束整形為在光學(xué)元件中心像盤子樣的圓斑，來削弱補償（欠熱糾正）。
