Un laser hélium-néon est basé sur un tube rempli d’un mélange de gaz hélium et néon. Une décharge électrique lumineuse excite les atomes d’hélium, qui transfèrent leur énergie aux atomes de néon lors des collisions. Le néon présente plusieurs transitions laser, la plus populaire étant dans la région spectrale rouge à 632,8 nm, avec d’autres à 1,15 µm, 543,5 nm (vert), 594 nm (jaune), 612 nm (orange) et 3,39 µm. Une longueur d’onde particulière est sélectionnée en utilisant des miroirs de résonateur appropriés. En raison du faible gain du laser, la perte du résonateur doit être faible, généralement inférieure à 1%.
Le montage ci-dessus est basé sur un tube en verre qui pourrait être utilisé avec différents jeux de miroirs et est terminé par des fenêtres de Brewster. Les dispositifs à faible coût ont souvent des miroirs internes qui ne peuvent pas être échangés.
Les lasers HeNe typiques ont une cellule gazeuse d’une longueur d’environ 20 cm, et ils peuvent générer quelques milliwatts de puissance de sortie en mode continu à 632,8 nm, en utilisant plusieurs watts de puissance électrique. La qualité du faisceau est généralement excellente.
Les lasers à hélium-néon, en particulier les dispositifs standard fonctionnant à 632,8 nm, sont souvent utilisés à des fins d’alignement et sont en concurrence avec les diodes laser, qui sont plus compactes et plus efficaces mais ont des propriétés de faisceau moins commodes.