Le choix de la source détermine les matériaux qu'une machine peut couper, sa vitesse et son coût d'exploitation. Trois familles se partagent l'industrie.
Le faisceau est produit dans un mélange gazeux et sa longueur d'onde, dans l'infrarouge lointain, est bien absorbée par les matériaux organiques : bois, acrylique, cuir, textile, papier, et les métaux avec assistance. C'est la technologie la plus répandue en découpe non métallique et en gravure. Elle exige un entretien des optiques et du tube, dont la durée de vie est limitée.
Le faisceau est généré et transporté dans une fibre optique dopée. Sa longueur d'onde, dix fois plus courte, est absorbée par les métaux, y compris les métaux réfléchissants comme le cuivre et le laiton, que le CO2 coupe mal. Le rendement énergétique est nettement supérieur, l'entretien réduit, et la durée de vie de la source se compte en dizaines de milliers d'heures. En revanche il ne convient pas aux matériaux organiques transparents à cette longueur d'onde.
Les sources à grenat ou à vanadate occupent une position intermédiaire, avec une qualité de faisceau élevée employée pour le marquage fin et les petites épaisseurs. Leur coût d'exploitation et la durée de vie des diodes de pompage les ont fait reculer devant la fibre.