氦氖激光器是最早实现实用化的气体激光器之一，其工作机理依赖于氦气与氖气之间的能量转移。放电过程中，电子优先激发氦原子，处于亚稳态的氦原子通过碰撞把能量传递给氖原子，使氖粒子数反转，进而产生受激辐射，输出稳定的红色激光。氦气在其中既是能量传递介质，也是维持放电稳定的缓冲气体，其纯度与配比直接影响输出功率、光束质量与器件寿命。

除氦氖激光外，氦气在二氧化碳激光器中同样重要。氦气可提高放电稳定性、促进热量传导，抑制弧光与不稳定放电，改善光束模式，因而在切割、打标与医疗激光设备中被广泛配入工作气体。在准分子激光与部分半导体激光工艺中，氦气作为缓冲气与配气组分参与工作，用于光刻与精密加工。光电领域还利用氦气导热性好的特点，为探测器与光学器件提供冷却与保护气氛，在光谱分析中用作载气与稀释气，是光电行业配套气体体系中不可替代的一环。

氦气分子小、导热能力优异、化学性质惰性，不容易和光学镜片、腔体内壁材料发生反应，能够减少激光器内部污染，降低光学元件被损伤的概率。很多激光设备厂商会和氦气厂家、光电气体供应商长期合作，定制符合设备指标的混合气，严格把控气体杂质含量，减少光斑漂移、功率衰减等问题，满足实验室、工业产线高精度光电设备的持续用气需求。