forsterkningsmediet til laseren, som foreslått av navnet, er en blanding av helium-og neongasser, i omtrent et 5:1-forhold, inneholdt ved lavt trykk i en glasshylle. Gassblandingen er for det meste helium, slik at heliumatomer kan bli begeistret. De spente heliumatomer kolliderer med neonatomer, spennende noen av dem til staten som utstråler 632,8 nm. Uten helium ville neonatomer bli begeistret for det meste til lavere spente tilstander, ansvarlig for ikke-laserlinjer.en neonlaser uten helium kan konstrueres, men det er mye vanskeligere uten denne energikoblingen. Derfor vil En He-ne-laser som har mistet nok av heliumet (f. eks. på grunn av diffusjon gjennom selene eller glasset) miste laserfunksjonaliteten fordi pumpeeffektiviteten vil være for lav. Energien eller pumpekilden til laseren leveres av en høyspent elektrisk utladning som passerer gjennom gassen mellom elektroder (anode og katode) i røret. EN LIKESTRØM på 3 til 20 mA er vanligvis nødvendig FOR CW drift. Laserens optiske hulrom består vanligvis av to konkave speil eller ett plan og ett konkavt speil: ett med svært høy (typisk 99,9%) refleksjon, og utgangsspeilet tillater omtrent 1% overføring.

Skjematisk diagram av en helium–neon laser

for å oppnå de høyeste krefter), og optiske utgangseffektnivåer som strekker seg fra 0,5 til 50 mw.den røde He – ne-laserbølgelengden på 633 nm har en faktisk vakuumbølgelengde på 632,991 nm, eller omtrent 632,816 nm i luft. Bølgelengdene til de stimulerte utslippsmodusene ligger innenfor omtrent 0.001 nm over eller under denne verdien, og bølgelengdene til disse modusene skifter innenfor dette området på grunn av termisk ekspansjon og sammentrekning av hulrommet. Frekvensstabiliserte versjoner gjør at bølgelengden til en enkelt modus kan spesifiseres til innen 1 del i 108 ved å sammenligne kreftene til to langsgående moduser i motsatte polarisasjoner. Absolutt stabilisering av laserens frekvens (eller bølgelengde) så fint som 2,5 deler i 1011 kan oppnås ved bruk av en jodabsorpsjonscelle.

gassblandingen. Som vist i det medfølgende energinivådiagrammet, eksiterer disse kollisjonene heliumatomer fra grunntilstanden til høyere energi-eksiterte tilstander, blant ANNET 23S1 og 21s0 (Ls eller Russell–Saunders kobling, frontnummer 2 indikerer at en eksitert elektron er n = 2-tilstand) er langlivede metastabile tilstander. På grunn av en tilfeldig nær tilfeldighet mellom energinivåene Til De To He-metastabile tilstandene og 5s2 og 4s2 ( Paschen notation) nivåene av neon, resulterer kollisjoner mellom disse heliummetastabile atomer og grunnstatlige neonatomer i en selektiv og effektiv overføring av eksitasjonsenergi fra helium til neon. Denne eksitasjonsenergioverføringsprosessen er gitt av reaksjonsligningene He*(23s1) + Ne1s0@e He (1s0) + Ne*4s2 + Δ, He*(21s) + Ne1S0 + Δ → He(1s0) + Ne*5s2,

der * representerer en opphisset tilstand, og Δ er den lille energiforskjellen mellom energitilstanden til de to atomene, i størrelsesorden 0.05 eV eller 387 cm−1, som leveres av kinetisk energi. Excitasjon-energioverføring øker befolkningen i neon 4s2 og 5s2 nivåene mange ganger. Når befolkningen i disse to øvre nivåene overstiger det tilsvarende lavere nivået, 3p4, som de er optisk forbundet med, er populasjonsinversjon tilstede. Mediet blir i stand til å forsterke lys i et smalt bånd ved 1,15 µ (tilsvarende 4s2 til 3p4 overgang) og i et smalt bånd ved 632,8 nm (tilsvarende 5s2 til 3p4 overgang). 3p4-nivået tømmes effektivt ved rask strålingsforfall til 3s-tilstanden, og når til slutt grunntilstanden.det gjenværende trinnet i å utnytte optisk forsterkning for å skape en optisk oscillator er å plassere svært reflekterende speil i hver ende av forsterkningsmediet slik at en bølge i en bestemt romlig modus vil reflektere tilbake på seg selv, og få mer kraft i hvert pass enn det som går tapt på grunn av overføring gjennom speilene og diffraksjonen. Når disse betingelsene er oppfylt for en eller flere langsgående moduser, vil stråling i disse modusene raskt bygge opp til gevinstmetning oppstår, noe som resulterer i en stabil kontinuerlig laserstråleutgang gjennom fronten (typisk 99% reflekterende) speil.

Spektrum av en helium–neon laser som illustrerer sin meget høye spektral renhet (begrenset av måleapparatet). 0.002 nm båndbredden til det stimulerte utslippsmediet er godt over 10000 ganger smalere enn spektralbredden til en lysemitterende diode (se spekteret for sammenligning), med båndbredden til en enkelt langsgående modus som er mye smalere.forsterkningsbåndbredden Til He – ne-laseren domineres av Doppler-utvidelse i stedet for trykkutvidelse på grunn av lavt gasstrykk og er dermed ganske smalt: bare ca 1,5 GHz full bredde for 633 nm-overgangen. Med hulrom som har typiske lengder på 15 til 50 cm, tillater dette omtrent 2 til 8 langsgående moduser å svinge samtidig (men enkelt langsgående modusenheter er tilgjengelige for spesielle applikasjoner). Den synlige utgangen av den røde He – ne-laseren, lang koherenslengde og den utmerkede romlige kvaliteten, gjør denne laseren til en nyttig kilde for holografi og som bølgelengdereferanse for spektroskopi. En stabilisert He – ne laser er også et av referansesystemene for definisjonen av måleren.

før oppfinnelsen av billige, rikelig diodelasere ble røde He – ne lasere mye brukt i strekkodeskannere på supermarkedskasser. Laser gyroskoper har ansatt He – ne lasere som opererer ved 633 nm i en ringlaserkonfigurasjon. He-ne lasere er generelt til stede i utdannings-og forskningsoptiske laboratorier.