针对He-Ne激光器的应用，这里主要介绍它的谱线竞争与输出功率特性。

（1）谱线竞争

在同一个激光器中，可能有多条激光谱线，而有些谱线可能对应同一个激光上能级，因此在它们之间就存在着对共有能级上粒子数的竞争。其中一条谱线产生振荡以后，用于其它谱线的反转粒子数减少，将使其它谱线的增益和输出功率降低，甚至完全被抑制。这就是谱线的竞争效应。

图（1）

He-Ne激光器的三条最强的激光谱线(0.6328mm，1.15mm，3.39mm)中哪一条谱线起振完全取决于谐振腔介质膜反射镜的波长选择。由图（1）可见，0.6328mm和#p#分页标题#e#3.39mm两条激光谱线具有相同的上能级，因此这两条谱线之间存在着强烈的竞争。由于增益系数与波长的三次方成正比，显然3.39mm谱线的增益系数远大于0.6328mm谱线。在较长的0.6328mm He-Ne激光器中，虽然介质膜反射镜对0.6328mm波长的光具有较高的反射率，仍然会产生较强的3.39mm波长的放大的自发辐射或激光，这将使上能级粒子数减少，从而导致0.6328#p#分页标题#e#mm激光功率下降。为了获得较强的0.6328mm的激光输出，需采用色散法、吸收法或外加磁场法等方法抑制3.39mm辐射的产生。

2．输出功率特性

He-Ne激光器的放电电流对输出功率有很大的影响。图（2）是实验测得的输出功率与放电电流的关系曲线，可以看出，对于每种充气总压强都有一个使输出功率最大的放电电流，它与气体混合比及总压强有关。在最佳充气条件下，使输出功率最大的放电电流叫最佳放电电流。由该图可见，在最佳放电电流附近，因放电电流变化引起的输出功率的变化不大。因此，在实际使用时，对最佳放电电流的要求并不十分严格，这很有利于工作状态的调整。

图（2） 输出功率与放电电流的关系曲线

He-Ne激光器内充有He气和#p#分页标题#e#Ne气，它们的混合比例和总气压都对输出功率有很大的影响。产生激光的Ne原子比例过小，会使输出功率减小。He的电离电位较低，比例过大，会因电离过多而使电子离子数目增加，在较低的电场下就能维持一定的放电电流，低电场导致的电子温度下降使激发速率降低，输出功率随之下降。实验证明，He-Ne激光器存在着最佳混合比和最佳充气总压强，即存在最佳充气条件。这种最佳条件在制造He-Ne激光器时必须考虑。

若放电毛细管的直径为d，充气压强为p，则存在一个使输出功率最大的最佳pd值。He-Ne激光器的最佳pd值约为（4.8~5.3）×10² Pa·mm。产生这一现象的原因是：一方面压强的下降使电子与原子的碰撞减少，从而导致电子温度(平均动能)上升，激发速率升高；毛细管管径的减小，则使电子和离子的管壁复合加剧，为了维持放电电流不变，必须加大电场，由此造成的电子温度升高有利于激发。另一方面，#p#分页标题#e#pd值过低又会因He、Ne原子数量过少而使输出功率减少。

在最佳放电条件下，工作物质的增益系数和毛细管直径d成反比。通过受激辐射跃迁到激光下能级的Ne原子借助自发辐射转移到亚稳态1S能级，然后通过与管壁碰撞释放能量的途径返回基态。如果管径d增大，原子与管壁碰撞的机会减少，滞留在1S能级的Ne原子可能吸收自发辐射光子重新返回激光下能级，从而导致反转粒子数的减少。毛细管直径的选择应综合考虑对输出功率和模式的要求以及增益、衍射损耗对输出功率的影响。