氦鎘激光器是一種金屬蒸氣離子激光器。其中產生激光躍遷的是鎘離子（Cd+)，氦氣（He）作為輔助氣體。它與氦氖激光器類似，可以在直流放電的條件下連續工作。它比氦氖激光有更高的輸出功率（一般為幾十毫瓦），發射波長較短，為441.6nm（藍紫色）和325nm（紫外），因此，是一種更適用于光敏材料曝光和全息印刷制版的較理想的光源。
該結構特性：
激光管用硬料玻璃或石英玻璃制作。陽極為直徑2mm的鎢桿，陰極為鋁質圓筒狀，毛細管長60-2500px，孔徑為1.5-3mm。
陽附近有一鎘池，內裝有光譜純金屬鎘。鎘在室溫下為固體，熔點321℃，在真空中升華溫度為164℃。通過熱源可使金屬鎘升華成蒸氣。陽極與鎘池之間有一電泳限制段，用以阻止鎘蒸氣擴散到陽，避免污染窗片。
固態鎘在真空中加熱到164℃時，即升華為蒸氣。鎘蒸氣*地從鎘池向放電管擴散。隨著鎘池溫度的升高，鎘蒸氣密度越來越大。在放電區域，鎘原子被氦亞穩態原子電離并激發。在電場作用下，（Cd+）從陽極向陰極流動，這個過程稱為電泳效應。為使Cd+在電泳傳輸過程中，不致冷凝在毛細管內壁上，毛細管內壁的溫度須高于鎘蒸氣的冷凝溫度，一般使用外套管結構，依靠放電加熱作用（因放電流大于60mA），即可使放電管溫度保持在鎘的冷凝溫度以上。通過放電區以后，鎘蒸氣便凝結在溫度較低的管殼上，以防止金屬蒸氣污染窗片。一般He-Cd激光器在正常運轉時，鎘蒸氣從陽極向陰極的流動速度約為1-2mg/h。
激光器一般為全外腔結構，便于更換反射鏡，既能產生441.6nm的激光，又能產生325nm的激光。
氦鎘激光器的激發機理，普遍認為是彭寧效應所致。He亞穩態原子的能量約為20ev，而Cd的電離電位為8.99ev，鎘原子很容易通過與亞穩態氦原子的碰撞而被電離，同時被激發成激發態鎘離子（Cd+）。
