Lāzera diode būtībā ir pusvadītāju diode. Atkarībā no tā, vai PN savienojuma materiāls ir vienāds, lāzera diodi var sadalīt homojunkcijā, atsevišķā heterosavienojumā (SH), dubultā heterosavienojumā (DH) un kvantu urbuma (QW) lāzera diodē. Kvantu urbumu lāzera diodēm ir zemas sliekšņa strāvas un lielas izejas jaudas priekšrocības, un tās ir galvenie produkti tirgū. Salīdzinot ar lāzeriem, lāzera diodēm ir augstas efektivitātes, maza izmēra un ilga mūža priekšrocības, taču to izejas jauda ir maza (parasti mazāka par 2mW), linearitāte un vienkrāsainība nav laba, tāpēc tiek ietekmēta to pielietošana kabeļtelevīzijas sistēmās. Ļoti ierobežots, nevar pārraidīt daudzkanālu, augstas veiktspējas analogus signālus. Divvirzienu optiskā uztvērēja atgriešanās modulī augšupsaites pārraide kā gaismas avotu parasti izmanto kvantu urbuma lāzera diodi.
Pusvadītāju lāzera diode, paralēlu plakņu pāri, kas ir perpendikulāri PN savienojumam, veido Fabrija-Perota dobumu, kas var būt pusvadītāja kristāla šķelšanās plakne vai pulēta plakne. Abas pārējās puses ir samērā raupjas, lai novērstu lāzera darbību citos virzienos galvenajā virzienā.
Gaismas emisija pusvadītājos parasti rodas nesēju rekombinācijas rezultātā. Pieliekot pusvadītāja PN krustojumu ar spriegumu uz priekšu, PN krustojuma barjera ir vājināta, liekot elektronus injicēt no N reģiona caur PN krustojumu P reģionā, un caurumus no P reģiona injicē caur PN krustojumu N reģionā, un tos injicē PN krustojuma tuvumā. Līdzsvara elektroni un caurumi tiks rekombinēti, lai izstarotu λ viļņa garuma fotonus, kuriem ir šāda formula:
λ=hc / Piemēram (1)
h — Plankas konstante; c - gaismas ātrums; Piemēram, pusvadītāja aizliegtais joslas platums.
Iepriekš minēto luminiscences fenomenu, kas saistīts ar elektronu un caurumu spontānu rekombināciju, sauc par spontānu emisiju. Kad spontānas emisijas radītie fotoni iziet cauri pusvadītājam, kad tie iziet caur izstarotajiem elektronu-caurumu pāriem, tos var satraukt rekombinēties un radīt jaunus fotonus, kas ierosina ierosinātos nesējus rekombinēties un izstarot jaunus fotonus. Parādību sauc par stimulēto starojumu. Ja iesmidzināšanas strāva ir pietiekami liela, tiek izveidots nesēja sadalījums pretēji termiskā līdzsvara stāvoklim, tas ir, populācijas skaits tiek mainīts. Kad aktīvajā slānī esošie nesēji atrodas lielā skaitā reversu, neliels daudzums spontāni radītu fotonu rada induktīvo starojumu, pateicoties abpusējai refleksijai rezonanses dobuma abos galos, kā rezultātā pozitīva atgriezeniskā saite par frekvences selektīvo rezonansi vai pastiprinājumu noteiktu frekvenci. Kad pastiprinājums ir lielāks par absorbcijas zudumu, no PN savienojuma var izstarot koherentu gaismu ar labu spektra līniju - lāzeru -, kas ir vienkāršs lāzera diode princips.