He-Ne激光器的结构形式很多，但都是由激光管和激光电源组成。激光管是由放电管、电极、反射镜和激活介质组成。此处只介绍实验室中使用最普遍的内腔式He-Ne激光器，如图14-10所示。

一般实验室使用的He-Ne激光管的谐振腔长度有250mm~1m等多种。放电管由毛细管和储气室构成，其中毛细管内径为1mm左右，正电极（阳极）一般用钨棒，负电极（阴极）多用铝皮圆筒。反射镜镀有多层介质膜，其中一块为全反射镜，其反射率接近100%；另一块为部分反射镜，其反射率为98%左右。放电管中充入一定比例的He、Ne混合气体，总气压为, He、Ne气压比为5:1～10:1。其中Ne为激活介质，He为辅助物质。He、Ne的能级结构如图14-11所示，图中画出的只是与产生激光有关的能级。

从建立粒子数反转的能级关系来看，He-Ne激光器属于四能级系统。放电管加上几千伏高压后，在气体放电过程中，大量自由电子将被加速，这些高能量的自由电子与基态He原子碰撞的几率大，与基态Ne原子碰撞的几率小，因此可以认为自由电子主要向基态He原子传递能量，使He原子从基态激发到能级上。由于这两个能级都是亚稳态，处于这种激发态的He原子就有很多机会与基态Ne原子碰撞。注意到He的和能级分别与Ne的和能级十分接近，受激He原子与Ne原子碰撞后很容易使原来处于基态的Ne原子激发到和能级上，这种能量的转移称为共振转移，图14-11中以虚箭头表示。Ne原子的和能级都是亚稳态，通过上述过程，使放电管中存在大量处于和能级的Ne原子，而处于和能级的Ne原子却很少，于是在与之间、与之间、与之间实现了粒子数反转。从的跃迁所产生的每一条谱线都可作为激光谱线，但其中以三种跃迁所产生的谱线最强，它们的波长依次为3.39m、632.8nm、1.15m。在实际中只利用其中的一种波长，最常用的是波长为632.8nm的红光。由上可见，He-Ne激光器产生的激光是由Ne原子所发出的，He原子的作用只是传输能量以造成粒子数反转。

另外，在上述过程，中的和能级是亚稳态，另两个能级和可以跃迁至基态发出Ne原子的共振辐射，但Ne原子发出的共振辐射很容易被别的基态Ne原子吸收，即自吸收。这个过程相当于延长了这两个能级的寿命，使之与亚稳态一样寿命较长。因此，处于态上的Ne原子主要是通过与管壁碰撞将能量交给管壁而回到基态，称作“管壁效应”。如果态上积累了较多的Ne原子，那么又可以发生下列过程：通过电子碰撞再由态激发到Ne原子的与态上，以及通过自吸收过程再激发到Ne原子的与态上。这两个过程显然都不利于激光下能级的抽空，在He-Ne激光管中要有一根又细又长的毛细管，用以加强“管壁效应”。

He-Ne激光器是目前使用最为广泛的一种气体激光器，它具有可连续工作、结构简单、使用寿命长等优点，但其效率是很低的，约为千分之一。输出功率通常只有几毫瓦，要想得到较高的输出功率是困难的。