získat střední laseru, jak naznačuje jeho jméno, je směs plynů helium a neon, přibližně 5:1 poměr, obsažené na nízký tlak ve skleněné obálky. Plynná směs je většinou helium, takže atomy helia mohou být vzrušeny. Excitované atomy helia se srazí s neonovými atomy a některé z nich vzrušují do stavu, který vyzařuje 632,8 nm. Bez helia by neonové atomy byly vzrušeny většinou k nižším excitovaným stavům, které jsou zodpovědné za nelaserové linie.
neonový laser bez helia může být konstruován, ale bez tohoto způsobu energetické vazby je mnohem obtížnější. Proto he-ne laser, který ztratil dostatek svého helia (např. v důsledku difúze těsněním nebo sklem), ztratí svou laserovou funkčnost, protože účinnost čerpání bude příliš nízká. Zdroj energie nebo čerpadla laseru je zajištěn vysokonapěťovým elektrickým výbojem procházejícím plynem mezi elektrodami (anodou a katodou) uvnitř trubice. Pro provoz CW je obvykle vyžadován stejnosměrný proud 3 až 20 mA. Optické dutiny laseru se obvykle skládá ze dvou konkávní zrcadla nebo jedno letadlo a jeden konkávní zrcadla: kdo má velmi vysoké (obvykle 99.9%) odrazivost, a výstupní vazební člen zrcadlo umožňující přibližně 1% přenos.
Komerční He-Ne lasery jsou relativně malé zařízení, mezi plynové lasery, s dutiny délky, obvykle v rozmezí od 15 do 50 cm (ale někdy až o 1 metr, aby se dosáhlo nejvyšší pravomoci), a optické úrovně výstupního výkonu v rozmezí od 0,5 do 50 mW.
červená vlnová délka he-ne laseru 633 nm má skutečnou vlnovou délku vakua 632.991 nm nebo asi 632.816 nm ve vzduchu. Vlnové délky stimulovaných emisních režimů leží kolem 0.001 nm nad nebo pod touto hodnotou a vlnové délky těchto režimů se v tomto rozsahu posouvají v důsledku tepelné roztažnosti a kontrakce dutiny. Frekvence-stabilizovaná verze umožňují vlnovou délku jednoho režimu bude upřesněno v rámci 1 díl 108 technikou porovnání síly dva podélné módy v opačné polarizace. Absolutní stabilizaci frekvence (nebo vlnové délky) laseru až 2,5 dílů v 1011 lze získat použitím jodové absorpční buňky.
mechanismus produkující populační inverze a zesílení světla v He-Ne laser, plazma pochází s neelastické kolize energetických elektronů s země-státní atomy hélia v dýchací směsi. Jak je uvedeno v průvodním energie-level diagram, tyto kolize vybudí atomy helia ze základního stavu na vyšší energetickou nadšený státy, mezi nimi 23S1 a 21S0 (LS, nebo Russell–Saunders tažné, přední číslo 2 označuje, že excitovaného elektronu je n = 2) jsou dlouhé-žil metastabilní stavy. Protože nahodilé blízkosti-shoda mezi energetické hladiny obou On metastabilní státy a 5s2 a 4s2 ( Paschen notace) úrovně neon, kolize mezi těmito helia, metastabilní atomy a země-státní neon atomy výsledky v selektivní a účinný přenos excitační energie z helium neon. Tento přenos excitační energie procesu je dána rovnice reakce
On*(23S1) + Ne1S0 → On(1S0) + Ne*4s2 + ΔE, Že*(21) + Ne1S0 + ΔE → On(1S0) + Ne*5s2,
, kde * představuje excitovaného stavu, a ΔE je malý energetický rozdíl mezi energií států ze dvou atomů, řádově 0,05 eV, nebo 387 cm−1, který dodává kinetickou energii. Přenos excitace a energie mnohonásobně zvyšuje populaci úrovní neon 4s2 a 5s2. Když populace těchto dvou horních úrovní překročí populaci odpovídající nižší úrovně, 3p4, ke které jsou opticky spojeny, je přítomna inverze populace. Médium se stává schopné zesilovat světlo v úzkém pásmu na 1,15 µm (odpovídající 4s2 na 3p4 přechodu) a v úzkém pruhu na 632.8 nm (odpovídající 5s2 na 3p4 přechod). Úroveň 3p4 je účinně vyprázdněna rychlým radiačním rozpadem do stavu 3s, nakonec dosáhne základního stavu.
zbývající krok ve využití optické zesílení vytvořit optický oscilátor je umístit vysoce reflexní zrcadla na každém konci zesilovacího střední tak, že vlny v určitém prostorovém režimu bude odrážet zpátky na sebe, získat více energie v každém průchodu, než je ztracena v důsledku přenosu prostřednictvím zrcadel a difrakční. Když jsou tyto podmínky splněny pro jeden nebo více podélných módů, pak záření v těchto režimech se rychle vybudovat, dokud se získat dochází k saturaci, což má za následek stabilní kontinuální laser-beam výstup přes přední (typicky 99%, což odráží) zrcadlo.
získat pásma He-Ne laser je ovládán pomocí Dopplerova rozšíření, spíše než tlak rozšíření z důvodu nízkého tlaku plynu, a je tedy poměrně úzké: jen asi 1.5 GHz plná šířka pro 633 nm přechodu. S dutinami mají typické délky, 15 až 50 cm, což umožňuje asi 2 až 8 podélných módů se pohybují současně (nicméně, single-podélné-režim jednotky jsou k dispozici pro speciální aplikace). Viditelný výstup červeného he-ne laseru, dlouhá délka koherence a jeho vynikající prostorová kvalita činí tento laser užitečným zdrojem pro holografii a jako referenční vlnová délka pro spektroskopii. Stabilizovaný laser He-Ne je také jedním z referenčních systémů pro definici měřiče.
před vynálezem levných, hojných diodových laserů byly červené he-ne lasery široce používány ve skenerech čárových kódů na pokladnách supermarketů. Laserové gyroskopy používají He-Ne lasery pracující při 633 nm v konfiguraci kruhového laseru. He-ne lasery jsou obecně přítomny ve vzdělávacích a výzkumných optických laboratořích.