een gaslaser waarin de stroming van het actieve gasvormige medium van essentieel belang is voor de werking.
Deze stroming kan bij gaslasers die op de meest gebruikelijke wijzen gepompt (zie Laser) worden (door een gasontlading of optisch gepompt) noodzakelijk zijn om warmte, of moleculen die in een voor de laserwerking onbruikbaar energieniveau terecht gekomen zijn, te verwijderen. Dergelijke lasers, doorgaans neutrale moleculaire gaslasers (CO, CO2, N2) of atomaire gaslasers (koperdamp) werken veel doelmatiger dan stelsels, waarbij een dergelijke afvoer door diffusieprocessen moet plaatsvinden. Bij hoge gassnelheden is de vermogensdichtheid vaak meer dan duizend keer zo groot als bij statische gaslasers. Bij chemische lasers is de gasstroom noodzakelijk om de grondstoffen voor het actieve materiaal toe te voeren en om het mengproces en de afvoer van warmte en afgewerkte gassen te verzekeren; als zodanig vallen deze lasers ook in de hierbesproken groep. De klasse van lasers, waarop de naam ‘gasdynamisch’ echter het meest wordt toegepast, gebruiken de stroming van het gas als wezenlijk deel van het pompsysteem: de thermodynamisch gepompte gasdynamische lasers. In lasers van dit type is doorgaans CO2 het werkelijk actieve medium, ofschoon thans ook CO gebruikt wordt.
Bij de thermodynamisch gepompte gasdynamische lasers gaat men uit van een heet gasmengsel onder hoge druk, dat in thermisch evenwicht verkeert zodat daarin geen bezettingsinversie (zie Laser) optreedt. Een dergelijk mengsel bevat massagehaltes CO2, N2 resp. H2O of He van 10%, 89% resp. 1% bij een temperatuur van 1400 K en zeventien maal de atmosferische druk. Het kan op velerlei wijzen ontstaan, bijv. in een warmtewisselaar, maar ook door verbranden van een geschikte brandstof (Eng.: combustion laser). Dit hete gasmengsel wordt door één of meer uitstroomopeningen gevoerd, waarna de snelheid zeer hoog oploopt (bijv. Mach 4) en de temperatuur en druk dalen tot waarden in de orde van 350 K en een tiende van de atmosferische druk. Er kan bezettingsinversie optreden indien deze expansie zeer snel geschiedt. Het mechanisme van deze inversie is (vereenvoudigd) als volgt.
De atoomkernen in een CO2-molecule kunnen op verschillende wijzen ten opzichte van elkaar in trilling geraken, van de hiermee samenhangende aangeslagen energieniveaus heeft een, het bovenste, vrijwel dezelfde hoogte als het trillingsniveau van het N2-molecule. Hierdoor kunnen vele CO2-moleculen via botsingen met N2-moleculen in het mengsel in de betrokken trillingstoestand geraken. Dit niveau wordt echter weer geleegd doordat CO2-moleculen bij botsingen met N2-, H2O- of He-deeltjes naar een lagere energietoestand overgaan. Speciaal bij botsingen met H2O- of He-deeltjes gaan echter ook CO2-moleculen in lagere trillingstoestanden gemakkelijk over naar de grondtoestand.
Bij al deze overgangen is er, afhankelijk van concentratie, temperatuur en druk, een bepaalde gemiddelde verblijftijd voor het CO2-molecule in een bepaald niveau. Laat men het gasmengsel nu zeer snel expanderen, dan is het bij geschikt gekozen omstandigheden mogelijk, dat het bovenste niveau bij die expansie vrijwel een gelijke bezetting houdt, terwijl die van de lagere niveaus geleegd wordt door botsingen met H2O- of He-deeltjes in tijdsverlopen die korter zijn dan de expansietijd. Aldus kan er, achter de uitstroomopening(en), een bezettingsinversie ontstaan die over grote afstanden in stand gehouden wordt doordat het bovenste CO2-niveau door botsingen met aangeslagen N2-moleculen weer bijgevuld wordt. Aldus kan er, bijv. tussen 1...100 cm achter de uitstroomopening, laserwerking ontstaan door loodrecht op de stroomrichting een optische trilholte te plaatsen (zie afb.). De energie-inhoud in het gasmengsel kan zeer hoog oplopen, de uiteindelijke straling kan in een CO2-systeem (golflengte 10,6 μm) een vermogen in de orde van 20 kW hebben.