1960 年 5 月，美國加利福尼亞州馬裏布的休斯研究實驗室的物理學家 Theodore H. Maiman 演示了世界上第壹臺激光器。他使用紅寶石 (CrAlO3) 和攝影閃光燈作為激光泵源，產生了波長為 694 nm 的紅光束。圍繞著誰應該享有對激光概念的科學發現權和專利權，三位物理學家之間展開了長達 30 年的專利糾紛。
激光器有三個基本構件：
產生激光的必不可少的條件是，將諧振腔內的大部分電子激發到較高能級，這稱為粒子數反轉。對電子來說，這是壹個不穩定狀態。因此，它們在此狀態短暫停留後便通過兩種方式衰變回原始能態：
這種受激躍遷會以光子的形式釋放能量，並且受激發射光子與入射光子具有相同的相位、波長和傳播方向。發射光子在光學諧振腔中往返傳播，穿過全反射鏡和部分反射鏡之間的激光材料，這使得光能不斷增大，直至累積到足夠的能量，就會產生壹束激光通過部分反射鏡發射出來。
同所有元器件選型壹樣，沒有單個“最佳”的激光器，因為不同應用需要不同的波長、功率水平和其他規格，往往取決於具體情況的物理因素。氦氖激光器通常非常適用於眾多工業和測試項目，例如拉曼光譜分析——壹種不需要與樣品發生直接物理接觸的無損光學檢測技術。
這種光譜分析可對固體、粉末、液體和氣體進行快速準確的化學分析，適用於材料分析、顯微術、制藥、法醫鑒定、食品欺詐識別、化學過程監控和各種國土安全功能。對於這些應用，氦氖激光器有很多具吸引力的特性：穩定的輸出波長和功率、λ = 632.8 nm（常常簡化為 633 nm）的超級單色紅光輸出、窄光束、低發散度，以及不隨距離和時間而變化的良好輸出相幹性和穩定性。
氦氖激光器由壹根帶有向內反射鏡的空心玻璃管構成。管內填充 85-90% 的氦氣和 10-15% 的氖氣（實際激光介質），壓力約為 1 Torr （0.02 lb/in2）。玻璃管中還有兩面內向的反射鏡，分別置於放電管兩端，其中壹面是高反射性平面鏡，另壹面則是凹面輸出耦合鏡，透射率約為 1%（圖 1）。
在泵浦過程中，對混合氣體施加高壓脈沖（約為 1000 V 至 1500 V DC，10 至 20 mA）進行放電。實際的激光來自 Ne 原子電子層能級之間的載流子退激發（例如從 3s 躍遷到 2p）。從 3s 躍遷到 2p 會產生 632.8 nm 的主輸出。此外，還會發生其他能級躍遷，從而產生 543 nm、594 nm、612 nm 和 1523 nm 的輸出，但 632.8 nm 輸出最為有用。
在激光器發展的早期，激光單元和電源常常是手工制作。而現在，激光器已是可立即獲得的現成元器件，特別是氦氖氣體激光器等廣泛使用的產品。而且，這類器件的額定功率範圍很廣，Excelitas Technologies 的 REO 系列中的兩款激光器就是例證。
第壹個例子是 31007 型，它屬於該系列功率範圍的低端，能夠提供 0.8 mW 功率（最小值），光束直徑為 0.57 mm，光束發散度為 1.41 mrad（圖 2）。這款激光管工作期間需要施加 1500 V/5.25 mA，長約為 178 mm，直徑約為 44.5 mm，美國醫療器械和放射 健康 中心 (CDRH)/CE 安全等級為 IIIa/3R。
30995 型位於 REO 系列功率範圍的較高端，它是壹款 17 mW（典型值）、25 mW（最大值）激光器，需要施加 3500 V/7 mA。激光管長約為 660 mm，光束寬度為 0.92 mm，發散度為 0.82 mrad。這款激光器具有更嚴格的 IIIb/3B CDRH/CE 安全等級。
選擇可以勝任工作的最低功率激光器有很多原因。功率越低，意味著安全隱患越小、法規要求越低，而且激光管尺寸更小、成本更低、電源更小。
電源對於激光器件的性能至關重要。對於氦氖激光器，激光管首先需要施加大約 10 kV DC（擊穿電壓）來啟動激發過程。此外，還需要 1 至 3 kV DC 的穩態維持電壓，以及低於 10 mA 的電流。盡管功率水平不算高（僅為 20 至 30 W），但很少有工程師有條件、受過培訓或有時間為該電壓設計合適的電源，尤其是考慮到安全和法規要求以及對爬電距離和電氣間隙等因素的認證，另外還需考慮基本的電氣和電磁 (EMI) 性能。
為什麽啟動電壓比維持電壓高？氦氖激光器是壹種“負阻”元件，隨著電流的增大，激光管兩端的電壓會降低。簡單的霓虹燈燈泡也會出現同樣的問題，例如享有盛名但現在已經過時的 NE-2“輝光管”燈泡。它的擊穿或“起弧”電壓約為 90 V（AC 或 DC），此後工作電壓降至約 60 V。過去，為了提供較高啟動電壓，然後提供較低工作電壓，設計人員采用的壹種辦法是使用約 220 kΩ 的串聯鎮流電阻器（圖 3）。
但是，這種簡單的解決方案不適用於商業應用中的氦氖激光管。首先是安全和法規要求。其次，電源必須與激光管正確匹配以獲得最佳性能，而且啟動電壓必須保持在公差範圍內。再次，電源輸出電壓和電流的穩定性對於維持激光器的穩定性至關重要。
出於這些原因，Excelitas Technologies 為較低功率氦氖激光器提供了滿足技術和法規要求的即插即用型電源。例如，39783 電源采用 100 至 130 V AC 和 200 至 260 V AC（50 至 400 Hz）供電，提供 1500 至 2400 V 電壓，啟動電壓高於 10 kV DC，工作電流為 5.25 mA（圖 4）。嚴格的電流調節對於穩定的氦氖激光管性能很重要，因此 39783 將其保持在 0.05 mA。這款電源的基底面不大，只有 241 x 133 mm，高度為 54 mm。它還帶有實體鑰匙鎖以確保安全性。
針對較大的氦氖激光管，Excelitas 推出了封裝尺寸相同的 39786 電源。該電源提供 3200 至 3800 V 的更高輸出，啟動電壓可達 12.5 kV 以上，提供高達 7.0 mA 的直流電流。