根据激光器放电管和谐振腔反射镜放置方式的不同，He-Ne激光器可以分为内腔式、外腔式和半内腔式三种，如图（1）所示。对于外腔式和半内腔式结构，在放电管的一端或两端，通过布儒斯特窗片实现真空密封，以减少损耗，并且保证了激光输出是线偏振光。

He-Ne激光器的工作物质是Ne原子，即激光辐射发生在Ne原子的不同能级之间。He-Ne激光器放电管中充有一定比例的He气，主要起着提高Ne原子泵浦速率的辅助作用。

图（1） He-Ne激光器的基本结构形式

图（2）是与产生激光有关的Ne原子的部分能级图（进一步的了解可查有关书籍），Ne原子的激光上能级是3S和2S能级，激光下能级是3P和2P能级。由图可见，He原子的激发能级21S0、23S1分别与Ne原子的#p#分页标题#e#3S和2S能级十分接近，因此，当He-Ne管内的气体放电时，He原子与高速电子碰撞，被激发到23S1和21S0上，进而，这些激发态He原子通过共振能量转移过程，将处在基态上的Ne原子激发到2S和3S能级上。当被激发到3S和2S能级上的Ne原子数足够多时，会在3S、2S能级与3P、2P能级间产生粒子数反转，通过受激辐射过程即可产生He-Ne激光。由该过程跃迁到3P、2P能级上的Ne原子，很容易通过自发辐射跃迁到1S能级上，再通过与管壁碰撞将能量交与管壁，回到基态。

图（2） 与激光跃迁有关的#p#分页标题#e#Ne原子的部分能级图

由上述激发过程可见，He-Ne激光器是典型的四能级系统，其激光谱线主要有三条，它们分别与下列跃迁相对应：

3S®2P   0.6328m

2S®2P    1.15m

3S®3P    3.39m

现在的商用He-Ne激光器的主要谱线是0.6328mm红光，其它还有黄光(0.594mm)、绿光(0.543#p#分页标题#e#mm)和橙光(0.606mm、0.612mm) He-Ne激光器商品出售。