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化學激光器是另外一類特別的氣體激光器，其泵浦源為化學反響所開釋的能量。這種激光器大部門以份子躍遷方法事情，典范波長范疇為近紅外到中紅外譜區。最重要的有氟化氫（HF）和氟化氘（DF）兩種裝配。前者可以在2.6～3.3微米之間輸入15條以上的譜線；后者則約有25條譜線處于3.5～4.2微米之間。這兩種器件今朝都可完成數兆瓦的輸入。其余化學份子激光器包含波長為4.0～4.7微米的溴化氫（HBr）激光器，波長4.9～5.8微米的一氧化碳（CO）激光器等。迄今獨一已知的操縱電子躍遷的化學激光器是氧碘激光器，它具備高達40％的能量轉換服從，而其1.3微米的輸入波長則很容易在大氣中或光纖中傳輸。
 
化學激光器有脈沖和連續兩種事情方法。脈沖裝配起首于1965年發明，連續器件則于4年后問世。此中氟化氫和氟化氘激光器因為可以得到很是高的連續功率輸入，其潛伏軍事利用很快引發人們的樂趣。在“星球大戰”籌劃的鞭策下，美國于80年月中期以3.8微米波長、2.2兆瓦功率的氟化氘激光器為底子，研制出“中紅外先輩化學激光裝配”，在計謀防備發起局1988年提交國會的陳述中，稱其為那時“自由世界能量最大的高能激光體系”。而氧碘激光器則在質料加工中獲得利用，并可望用于受控熱核聚變反響。化學激光器近來的成長標的目的包含以數十兆瓦為方針進一步增長連續器件的輸入功率；高興進步氟化氫激光的光束品質和亮度；并摸索由氟化氫激光器得到1.3微米左右短波長輸入的大概性。