El helio actúa como medio para generar luz láser y aumenta la potencia de salida del láser, mientras que el neón actúa como medio para generar luz láser. Los láseres de helio-neón pueden producir líneas espectrales láser de varias longitudes de onda en la región de la luz visible y la región infrarroja, las principales son la luz roja de 0,6328 μm y la luz infrarroja de 1,15 μm y 3,39 μm. El láser de helio-neón tiene muy buena directividad y coherencia, estructura simple, larga vida útil, compacto y económico, y frecuencia estable. Se utiliza ampliamente en máquinas electrónicas de separación de colores, filmadoras láser, máquinas para fabricar planchas láser, producción de fotografías holográficas e impresoras láser, así como en tecnología informática y control automático en la industria de la impresión.
Los átomos de helio tienen dos niveles de energía metaestables 21s0 y 23s1. Su vida útil es de 5×10-6s y 10-4s respectivamente. En un tubo de descarga de gas, se aceleran en un campo eléctrico para obtener una determinada cinética. energía Los electrones chocan con los átomos de helio y excitan los átomos de helio a 21s0 y 23s1. Estos dos niveles de energía tienen una larga vida y son partículas fáciles de acumular. Por lo tanto, el número de átomos de helio en estos dos niveles de energía en el tubo de descarga es relativamente grande. Las energías de estos átomos de helio son similares a las de los átomos de neón en los estados 3 y 2 respectivamente. Después de que los átomos de helio en los niveles de energía 21s0 y 23s1 chocan con los átomos de neón del estado fundamental, es fácil transferir energía a los átomos de neón, lo que hace que salten del estado fundamental a los estados 3s y 2s. Este proceso se llama energía. transferencia de vibraciones. Debido a la corta vida útil de los niveles de energía de los estados 2p y 3p de los átomos de neón, los átomos de neón forman una distribución de inversión del número de partículas entre los niveles de energía 3s-3p, 3s-2p y 2s-2p, emitiendo así 3,39um, 632,8nm, y 1,5 um Tres longitudes de onda de láser.