В этом случае возбужденные атомы гелия, находящиеся на уровнях сталкиваясь с невозбужденными атомами неона, находящимися на уровне отдают им свою энергию, и часть атомов неона дополнительно переходит на уровни. Таким образом, здесь осуществляется резонансная передача возбуждения и создается дополнительная населенность верхних уровней неона. Если правильно подобрать процентный состав смеси гелий-неон, то можно добиться того, что населенность уровней неона будет значительно превышать населенность этих уровней в чистом неоне, и создать таким образом инверсию населенностей, необходимую для процесса генерации света. Опустошение нижнего уровня неона, необходимое для условия генерации, происходит под влиянием соударений атомов со стенками газоразрядной трубки. Соударения со стенками опустошают и метастабильный уровень. Для того чтобы соударения со стенками газоразрядной трубки эффективно опустошали уровень газовая смесь гелий-неон берется в пропорции при общем давлении около и диаметре трубки около 7 мм. Рабочие уровни неона представляют собой спектр тесно расположенных подуровней. Поэтому частотный спектр гелий-неонового лазера может содержать до 30—40 спектральных линий в диапазоне видимого и инфракрасного излучения.