氦镉激光器是一种金属蒸气离子激光器。其中产生激光跃迁的是镉离子（Cd+)，氦气（He）作为辅助气体。它与氦氖激光器类似，可以在直流放电的条件下连续工作。它比氦氖激光有更高的输出功率（一般为几十毫瓦），发射波长较短，为441.6nm（蓝紫色）和325nm（紫外），因此，是一种更适用于光敏材料曝光和全息印刷制版的较理想的光源。
该结构特性：
激光管用硬料玻璃或石英玻璃制作。阳极为直径2mm的钨杆，阴极为铝质圆筒状，毛细管长60-2500px，孔径为1.5-3mm。
阳附近有一镉池，内装有光谱纯金属镉。镉在室温下为固体，熔点321℃，在真空中升华温度为164℃。通过热源可使金属镉升华成蒸气。阳极与镉池之间有一电泳限制段，用以阻止镉蒸气扩散到阳，避免污染窗片。
固态镉在真空中加热到164℃时，即升华为蒸气。镉蒸气*地从镉池向放电管扩散。随着镉池温度的升高，镉蒸气密度越来越大。在放电区域，镉原子被氦亚稳态原子电离并激发。在电场作用下，（Cd+）从阳极向阴极流动，这个过程称为电泳效应。为使Cd+在电泳传输过程中，不致冷凝在毛细管内壁上，毛细管内壁的温度须高于镉蒸气的冷凝温度，一般使用外套管结构，依靠放电加热作用（因放电流大于60mA），即可使放电管温度保持在镉的冷凝温度以上。通过放电区以后，镉蒸气便凝结在温度较低的管壳上，以防止金属蒸气污染窗片。一般He-Cd激光器在正常运转时，镉蒸气从阳极向阴极的流动速度约为1-2mg/h。
激光器一般为全外腔结构，便于更换反射镜，既能产生441.6nm的激光，又能产生325nm的激光。
氦镉激光器的激发机理，普遍认为是彭宁效应所致。He亚稳态原子的能量约为20ev，而Cd的电离电位为8.99ev，镉原子很容易通过与亚稳态氦原子的碰撞而被电离，同时被激发成激发态镉离子（Cd+）。
