Diod laser pada dasarnya adalah diod semikonduktor. Mengikut sama ada bahan persimpangan PN sama, diod laser boleh dibahagikan kepada homojunction, satu heterojunction (SH), double heterojunction (DH) dan quantum well (QW) laser diode. Diod laser sumur kuantum mempunyai kelebihan arus ambang rendah dan daya output tinggi, dan merupakan produk arus perdana di pasaran. Dibandingkan dengan laser, diod laser mempunyai kelebihan kecekapan tinggi, ukuran kecil dan jangka hayat yang panjang, tetapi daya keluarannya kecil (umumnya kurang dari 2mW), linearitas dan monokromatik tidak baik, sehingga aplikasi mereka dalam sistem TV kabel terpengaruh. Sangat terhad, tidak dapat menghantar isyarat analog berprestasi tinggi berbilang saluran. Dalam modul kembali penerima optik dua arah, transmisi pautan atas biasanya menggunakan diod laser telaga kuantum sebagai sumber cahaya.
Dioda laser semikonduktor, sepasang satah selari yang berserenjang dengan persimpangan PN, membentuk rongga Fabry-Perot, yang mungkin merupakan satah pembelahan kristal semikonduktor atau satah yang digilap. Dua sisi yang lain agak kasar untuk menghilangkan tindakan laser ke arah lain ke arah utama.
Pelepasan cahaya pada semikonduktor biasanya disebabkan oleh penyatuan semula pembawa. Apabila persimpangan PN semikonduktor diterapkan dengan voltan ke hadapan, penghalang persimpangan PN dilemahkan, memaksa elektron disuntik dari kawasan N melalui persimpangan PN ke wilayah P, dan lubang disuntik dari wilayah P melalui PN persimpangan ke kawasan N, dan ini disuntik berhampiran persimpangan PN. Elektron dan lubang keseimbangan akan bergabung semula untuk memancarkan foton dengan panjang gelombang λ, yang mempunyai formula berikut:
λ=hc / Cth (1)
h — Pemalar Planck; c - kelajuan cahaya; Contohnya - lebar jalur semikonduktor yang dilarang.
Fenomena pencahayaan di atas kerana penggabungan semula elektron dan lubang secara spontan disebut pelepasan spontan. Apabila foton yang dihasilkan oleh pancaran spontan melewati semikonduktor, setelah melewati pasangan lubang elektron yang dipancarkan, mereka dapat bersemangat untuk bergabung semula dan menghasilkan foton baru, yang mendorong pembawa teruja untuk bergabung semula dan memancarkan foton baru. Fenomena itu disebut sinaran terangsang. Sekiranya arus suntikan cukup besar, pembahagian pembawa yang bertentangan dengan keadaan keseimbangan terma terbentuk, iaitu jumlah populasi terbalik. Apabila pembawa di lapisan aktif berada dalam sebilangan besar pembalikan, sebilangan kecil foton yang dihasilkan secara spontan menghasilkan sinaran induktif kerana pantulan timbal balik di kedua hujung rongga resonan, menghasilkan maklum balas positif dari resonans selektif frekuensi, atau keuntungan untuk frekuensi tertentu. Apabila keuntungan lebih besar daripada kehilangan penyerapan, cahaya koheren dengan garis spektrum yang baik, laser, dapat dipancarkan dari persimpangan PN, yang merupakan prinsip sederhana dioda laser.