鋼鐵、合金鋼和其它材料的切割、焊接和打標(biāo)，過去一直采用接觸式加工技術(shù)。高功率（平均功率1kW以上）CO2激光器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最新進(jìn)展，節(jié)約了這些激光器的購買和使用成本。因此，高功率CO2 激光器在許多原來專門留給其它技術(shù)完成的生產(chǎn)過程中獲得了認(rèn)可。激光焊接與切割提供非接觸式加工所具有的優(yōu)勢使之成為可能，例如，激光焊接可以采用遙控焊接頭進(jìn)行大面積處理。同接觸式加工相比，激光加工在工件上產(chǎn)生的熱影響區(qū)（HAZ）小得多，這減少了被加工材料的尺寸問題，有助于精密零件制造。只要光束穩(wěn)定并聚焦在工件上，激光加工相對非激光加工來說就有顯著的成本優(yōu)勢。
激光加工過程首先是一個(gè)熱變化過程，激光器發(fā)出的能量聚焦于很小的靶區(qū)，并將熱量傳遞給被加工的材料，難怪許多加工過程高度依賴于材料所能吸收的能量。加工過程的效率往往是輻照度的平方或立方的函數(shù)。因而可以斷定，工件上的焦斑總能量和能量空間分布是加工過程的成功關(guān)鍵，而且對激光束空間能量分布形狀的變形是非常敏感的。許多CO2激光器不僅僅輸出單橫模光束，因此光束模式的質(zhì)量非常重要。
在激光焊接中，必須完全地保持零件之間的間隙調(diào)整，這就需要把激光束的能量始終對準(zhǔn)相同的靶區(qū)而不發(fā)生焦斑漂移。如果進(jìn)行高速焊接，不良光束結(jié)構(gòu)可以引起焊縫不良的問題。在激光切割中，光束的質(zhì)量和聚焦能力對切口本身的質(zhì)量非常關(guān)鍵。質(zhì)量低劣的光束可以造成零件報(bào)廢或返修而增加成本。盡管有這些局限性，激光加工依然具有許多優(yōu)勢，足以成為未來材料加工的主流技術(shù)。
空間光束能量分布分析是一種測量方法，它把構(gòu)成光束的所有變量合成為一目了然的圖象。這個(gè)方法適用于一切激光器，而不僅僅是CO2 激光器。CO2激光器最常用的光束能量分布分析方法是丙烯酸模式燒蝕法。這個(gè)方法把未聚焦的光束引向一個(gè)丙烯酸靶塊，光束能量使丙烯酸材料氣化蒸發(fā)，而且焦斑輪廓與光束本身的空間能量分布成正比。材料氣化形成的輪廓描述了激光束在照射丙烯酸靶塊過程中（一般持續(xù)若干秒）的空間能量分布。
盡管這個(gè)方法已廣為應(yīng)用，但是精度和重復(fù)精度在很大程度上依賴于操作者的技巧，還在車間里產(chǎn)生大量的易燃有毒蒸氣，必須抽吸出去。而且，采用這個(gè)方法無法測量激光束在光路上的瞬時(shí)反應(yīng)，例如可能掩蓋了過程最開始時(shí)的變化�？傊�，模式燒蝕法最多只能算是近似描述激光光束的性能。
在過去10年中開發(fā)出了一些效果各異的半電子診斷法，其中大多數(shù)方法試圖對未聚焦的光束取樣，也就是將一小部分有代表性的光束引向某種傳感器，以此獲得主光束的空間能量分布圖。就高功率激光應(yīng)用而論，取樣不是采用細(xì)小空心管上的微米級小孔，就是采用細(xì)金屬絲末端的小反射鏡，將一小部分原始光束引向一個(gè)熱電式單元素傳感器，然后由這個(gè)傳感器把吸收的能量轉(zhuǎn)換為比例電信號。
然而，為了對整個(gè)光束取樣，小孔或放射鏡必須反復(fù)地通過光束，才能使整個(gè)光束再現(xiàn)為一個(gè)復(fù)合圖象。這樣生成的圖象是對光束進(jìn)行分時(shí)掃描的累加結(jié)果。掃描時(shí)間2～10秒，因儀器而異。該方法避免了有毒 氣體，但是和丙烯酸模式燒蝕法一樣，也無法提供任何有關(guān)激光束瞬時(shí)響應(yīng)的信息�？赡艽嬖诘囊粋�(gè)缺點(diǎn)是：由于取樣器件穿過光束，因此無法肯定地判斷這種測量方法本身是否影響光束的質(zhì)量。
要使電子式光束能量分布測量系統(tǒng)比傳統(tǒng)方法優(yōu)越，它必須能夠?qū)�光束進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，這樣，最終用戶可以隨時(shí)調(diào)諧或調(diào)整光束而不必坐等測量儀器作出響應(yīng)。該系統(tǒng)必須非常牢靠，能在產(chǎn)生粉塵和煙氣的生產(chǎn)環(huán)境下經(jīng)受每天的嚴(yán)峻考驗(yàn)。該系統(tǒng)必須能夠迅速安裝就位，或者永久性地固定在光路上，而且容易操作，即便是不熟練的技工使用，也能提供傳統(tǒng)方法提供不了的詳細(xì)的量化信息。最后，該系統(tǒng)不能以任何形式干擾主光束，否則就會(huì)把一些假象引入分析過程。