4.1.1. A hélium-neon lézer

A He-Ne lézer volt az első gázlézer, és az első olyan lézertípus, amellyel folytonos lézersugárzást valósítottak meg. A legismertebb, egyik legolcsóbb és igen elterjedt típus. Több hullámhosszon is bocsáthat ki lézerfényt (pl. 632,8, 1150, 3390 nm), leggyakrabban a látható tartományba eső, 632,8 nm hullámhosszúságú (mélyvörös) lézerátmenetet használják. Mindkét gáz egy üveg lézercsőben van, melyben a nyomás (néhány 100 Pa) kisebb, mint a normális légköri nyomás, ugyanis csak így lehet elektromos gázkisülést létesíteni. A zárótükör reflexiója jobb, mint 99,7%, a nyitótükör transzmissziója pedig kb. 2%, ezen keresztül lép ki a lézerfény. A kimenő teljesítmény értéke 0-100 mW.

	4.2. ábra   A hélium-neon lézer működése.

A He és a Ne általában 7:1 arányban tölti ki a lézercsövet. A Ne a lézeraktív anyag, a He csak segédanyag. A lézerátmenet a következőképpen jön létre: 600-900 V-os nagyfeszültségű kisülést hozunk létre a gázkeveréket tartalmazó üvegcsőben, melynek hatására mind a He, mind a Ne atomok gerjesztődnek. A He atomnak van egy olyan 2S¹állapota, melyen az atomok viszonylag hosszú ideig megmaradnak (metastabil állapot). Ebben az állapotban sok He atom gyűlik össze. Ugyanakkor a Ne atomnak is van egy olyan 3s₂ energiaállapota, melyhez közel ugyanakkora gerjesztési energia tartozik, mint a He 2S¹ nívóhoz. A Ne-nak ez az állapota azonban nem metastabil, ezért közvetlenül nem népesül be jelentősen. Azonban a sok metastabil He atom a sok alapállapotú Ne atommal ütközve, azokat ütközéses energiaátadási folyamat segítségével szelektív módon a 3s₂ nívóra juttatja, ugyanakkor e folyamat révén a többi Ne nívóra nem jut atom. Ily módon alakul ki a populációinverzió a Ne 3s₂ és 2p₄ nívói között, ami megfelel a 632.8 nm hullámhosszúságú lézerátmenetnek. Meg kell jegyezni, hogy ez csak az egyik, a leginkább elterjedt (a legnagyobb erősítési tényezővel rendelkező) lézerátmenet, mivel ma már készítenek zöld (543.5 nm-es) és sárga (594 nm-es) He-Ne lézereket is. Az optikailag jó minőségű nyalábjaik és stabilitásuk miatt főleg az áramlásos citometria és hematológia területén alkalmazzák különböző hullámhosszú változatait.