レーザーの利得媒体は、その名前によって示唆されるように、ヘリウムとネオンガスの混合物であり、約5：1の比率で、ガラ ガス混合物は主にヘリウムであり、ヘリウム原子は励起されることができる。 励起されたヘリウム原子はネオン原子と衝突し、それらのいくつかを632.8nmを放射する状態に励起する。 ヘリウムがなければ、ネオン原子は主に低励起状態に励起され、非レーザー線の原因となる。
ヘリウムを含まないネオンレーザーを構築することはできますが、このエネルギー結合手段がなければはるかに困難です。 したがって、ヘリウムを十分に失ったHe-Neレーザー（例えば、シールまたはガラスを通る拡散のために）は、ポンピング効率が低すぎるため、レーザー機能を失う。 レーザーのエネルギー源またはポンプ源は、管内の電極（陽極と陰極）の間のガスを通過する高電圧放電によって提供される。 通常、CW動作には3～20mAのDC電流が必要です。 レーザーの光学キャビティは通常2つの凹面ミラーか1つの平面および1つの凹面ミラーから成っています:非常に高い（普通99.9%）反射率を持っている1つ、およ
商用He–Neレーザーは、通常15-50cm（ただし、最高出力を達成するために約1メートルまで）のキャビティ長を有するガスレーザーの中で比較的小さなデバイスであり、光学出力電力である。0.5から50mwまで及ぶレベル。
633nmの赤色He-Neレーザー波長は、実際の真空波長が632.991nm、または空気中で約632.816nmである。 誘導放出モードの波長は約0以内にある。これらのモードの波長は、キャビティの熱膨張および収縮のためにこの範囲内でシフトする。 頻度安定させた版は反対の分極の二つの縦方向モードの力を比較する技術によって単一モードの波長が1つの部分の内で108に指定されることを可能に ヨウ素吸収セルを使用することにより、レーザーの周波数（または波長）の絶対安定化を2.5分の1011で得ることができます。
He-Neレーザープラズマにおける人口反転と光増幅を生成するメカニズムは、ガス混合物中の高エネルギー電子と基底状態のヘリウム原子との非弾性衝突に由来する。 付随するエネルギー準位図に示すように、これらの衝突はヘリウム原子を基底状態からより高いエネルギー励起状態に励起し、そのうち23S1と21S0（LS、またはラッセル-サンダース結合、フロントナンバー2は励起電子がn=2状態であることを示す）は長寿命の準安定状態である。 2つのHe準安定状態のエネルギー準位と5s2および4s2（Paschen表記法）準位のネオンの間に偶然に近い偶然の一致のために、これらのヘリウム準安定原子と基底状態のネオン原子との間の衝突は、ヘリウムからネオンへの励起エネルギーの選択的かつ効率的な移動をもたらす。 この励起エネルギー移動過程は、反応式
He*(23S1)+Ne1S0→He(1S0)+Ne*4s2+Δ E、He*(21S)+Ne1S0+Δ e→He(1S0)+Ne*5s2、
で与えられ、*は励起状態を表し、Δ Eは運動エネルギーによって供給される0.05eVまたは387cm−1のオーダーの二つの原子のエネルギー状態間の小さなエネルギー差である。 励起-エネルギー移動は、ネオン4s2および5s2レベルの人口を何倍にも増加させる。 これらの２つの上位レベルの集団が、それらが光学的に接続されている対応する下位レベル３ｐ４の集団を超える場合、集団反転が存在する。 媒体は、1.15μ mの狭帯域（4s2から3p4への遷移に対応する）および632.8nmの狭帯域（5s2から3p4への遷移に対応する）で光を増幅することがで 3p4レベルは、3s状態への高速放射減衰によって効率的に空になり、最終的に基底状態に到達します。
光増幅を利用して光発振器を作成する残りのステップは、特定の空間モードの波がそれ自体に反射するように、増幅媒体の各端に高度に反射ミラ これらの条件が1つ以上の縦方向モードで満たされると、ゲイン飽和が発生するまでこれらのモードでの放射は急速に蓄積され、その結果、前面（通常99％反射）
He-Neレーザーのゲイン帯域幅は、ガス圧が低いために圧力が広がるのではなく、ドップラー広がりによって支配され、したがって非常に狭い：約1.5GHzの全幅633nm 15から50cmの典型的な長さを持っていてキャビティがこれは約2つから8つの縦方向モードが同時に振動するようにする（但し、単一縦方向モード単位 赤いHe-Neレーザーの目に見える出力、長い一貫性の長さおよび優秀な空間的な質は、このレーザーにホログラフィーのためのそして分光学のための波長の参照と 安定化Ｈ ｅ-Ｎ ｅレーザは，メータの定義のためのベンチマークシステムの一つでもある。
安価で豊富なダイオードレーザーが発明される前は、赤いHe-Neレーザーはスーパーマーケットのチェックアウトカウンターのバーコードスキャナに広く使用されていました。 レーザージャイロスコープは、リングレーザー構成で633nmで動作するHe-Neレーザーを採用しています。 He-Neのレーザーは教育および研究の光学実験室に一般にあります。