定义
基于氦-氖混合物的气体激光器。
氦氖（He-Ne）激光器是一种常用的连续工作气体激光器，也是第一个被证明的气体激光器（早在1961年[1]）。
大多数情况下，He-Ne激光器以几毫瓦的功率水平发射632.8nm的红光，并具有出色的光束质量。 增益介质是玻璃管中大部分氦气和一些氖气的混合物，其长度通常为15-50厘米。
图1：氦氖激光器的设置。
直流电流通过两个电压为1 kV量级（但在点火期间更高）的电极施加，以中等电流密度保持电辉光放电。 在最简单的情况下，镇流电阻器稳定电流。 例如，电流为 10 mA，导致大约 10 W 的电功率。 如图1所示的玻璃管具有布鲁斯特窗口，激光反射镜必须形成一个激光谐振器，其往返损耗通常低于1%。 由于布鲁斯特窗口处的偏振相关损耗，可以获得稳定的线性偏振。
一些氦氖激光器有一个带有内部谐振镜的管子，不能更换。 然后不需要布鲁斯特窗户。
在气体放电中，氦原子被激发成亚稳态（23S1和 21S0)。在碰撞过程中，氦原子可以有效地将能量传递给氖原子，氖原子具有激发态，激发能非常相似（4s2和 5s2)。 氖原子在该泵能级以下有许多能级，因此存在几种可能的激光跃迁。 632.8 nm 处的跃迁（5s2→3p）是最常见的，但其他跃迁允许在1.15μm，543.5nm（绿色），594nm（黄色），612nm（橙色）或3.39μm下操作此类激光器。 使用谐振镜选择发射波长，谐振镜在所有竞争跃迁的波长处引入足够高的损耗。
3.39 μm 跃迁涉及与 632.8 nm 跃迁相同的上激光能级流形，并表现出相当高的激光增益，而 632.8 nm 跃迁。 因此，只有在3.39 μm线上的寄生激光通过在该波长处引入高功率损耗来抑制时，才有可能实现632.8 nm操作。
632.8-nm操作的较低激光水平仍然高度激发，并且由于自发发射而部分减少。 因此，人们在0.54μm和0.73μm之间的波长下获得一些荧光。 这导致亚稳态3s状态；通过使用小直径激光管可以足够快地减少其数量，以便氖原子可以在与管壁碰撞时耗散能量。 （人们也经常在较大的玻璃外壳内使用较小的激光孔管。 该要求禁止通过管径进行简单的功率缩放。
量子缺陷相当高，导致功率转换效率相对较低。
当使用布鲁斯特窗口时，激光输出的偏振是稳定的线性。
由于增益带宽较窄（≈1.5 GHz，由多普勒展宽确定），He-Ne激光器通常表现出少模振荡，或者对于短激光管，即使是稳定的单频操作，即使在两个纵向谐振器模式具有相似增益的某些温度范围内也可以跳模。
氦氖激光器的寿命可以远远超过10，000小时，因为具有相当中等电流密度的辉光放电与相当中等的操作条件有关，例如电极几乎没有侵蚀。 限制因素可能是氦气泄漏。 但是，管子在受到机械冲击时可能会破裂。
氦氖激光器的应用
氦氖激光器，特别是发射波长为632.8 nm的标准器件，仍然用于对准和干涉仪。 然而，它们越来越多地被激光二极管取代，激光二极管更便宜、更紧凑、更高效。 He-Ne激光器的其余优点是发射线宽较小（特别是在单模发射的情况下），这与长相干长度和高光束质量有关。
一些氦氖激光器在光学频率标准中服役。 例如，有甲烷稳定的3.39μm氦氖激光器和633nm碘稳定的版本。
