高功率横流CO2激光器在医学、军事和工业加工领域发挥着愈来愈重要的作用。本文研究工作主要围绕在激光加工(激光再生产)过程中高功率CO2激光的功率和横模逐渐蜕化这一问题展开。 本文首先综述了国内高功率CO2激光器发展现状，以及国内外CO2激光泵浦光源、放电模式、高气压和气流方向等关键技术和进展。接着，讨论了CO2激光动力学机理，建立了气体流动型CO2激光各能级粒子数密度速率方程，及关于电子温度、电子密度、气体温度的方程，介绍了高功率横流CO2激光器的等离子体、气体放电和输出光束的特性。在此基础上，用激光光束分析仪实时在线测量了一台连续运转的高功率横流CO2激光器的激光横模，获得了较为完整的激光横模随时间的变化。测量结果表明：激光输出由两个分离的、非对称的高阶横模叠加组成。其原因是串接式谐振腔的前腔和后腔两者的中心轴线不重合以及阴极铜管形变。横模随激光器运行时间的延长而逐步蜕化，呈更高阶和复杂化趋向。横模的时间变化主要与激光器连续运转过程中腔内气体组份发生的变化有关。最后，基于激光器结构，对谐振腔内的空间电场、输出光束横模模式进行了计算机模拟。 本文的研究为稳定或控制激光的模式提供了必要的理论和实验依据，对提高国产高功率横流CO2激光器的效率、改造传统工艺、提升产品档次等有着十分现实的意义。