Η δίοδος λέιζερ είναι ουσιαστικά μια δίοδος ημιαγωγών. Ανάλογα με το αν το υλικό σύνδεσης PN είναι το ίδιο, η δίοδος λέιζερ μπορεί να διαιρεθεί σε ένα homjunction, ένα ενιαίο ετεροτζούνιο (SH), ένα διπλό ετεροτζούνιο (DH) και ένα κβαντικό καλά (QW) δίοδο λέιζερ. Οι κβαντικές δίοδοι λέιζερ καλά έχουν τα πλεονεκτήματα του χαμηλού ρεύματος κατωφλίου και της υψηλής δύναμης παραγωγής, και είναι τα κύρια προϊόντα στην αγορά. Σε σύγκριση με τα λέιζερ, οι δίοδοι λέιζερ έχουν τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης, του μικρού μεγέθους και της μεγάλης διάρκειας ζωής, αλλά η ισχύς παραγωγής τους είναι μικρή (γενικά μικρότερη από 2mW), η γραμμικότητα και η μονοχρωματικότητα δεν είναι καλές, έτσι επηρεάζονται οι εφαρμογές τους στα συστήματα καλωδιακής τηλεόρασης. Πολύ περιορισμένη, δεν μπορεί να μεταδώσει πολυκαναλική, υψηλής απόδοσης αναλογικά σήματα. Στην ενότητα επιστροφής του αμφίδρομου οπτικού δέκτη, η μετάδοση uplink χρησιμοποιεί γενικά μια κβαντική δίοδο λέιζερ καλά ως πηγή φωτός.
Μια δίοδος λέιζερ ημιαγωγών, ένα ζεύγος παράλληλων επιπέδων κάθετα στη διασταύρωση PN, σχηματίζει μια κοιλότητα Fabry-Perot, η οποία μπορεί να είναι το επίπεδο διάσπασης του κρυστάλλου ημιαγωγών ή ένα γυαλισμένο επίπεδο. Οι άλλες δύο πλευρές είναι σχετικά τραχιά για να εξαλείψουν τη δράση λέιζερ σε άλλες κατευθύνσεις στην κύρια κατεύθυνση.
Οι εκπομπές φωτός σε ημιαγωγούς συνήθως προέρχονται από τον ανασυνδυασμό των μεταφορέων. Όταν η σύνδεση PN του ημιαγωγού εφαρμόζεται με μια τάση προς τα εμπρός, το φράγμα σύνδεσης PN αποδυναμώνεται, αναγκάζοντας ηλεκτρόνια να ενίεται από την περιοχή Ν μέσω της διασταύρωσης PN στην περιοχή P, και οι τρύπες εγχέονται από την περιοχή P μέσω της διασταύρωσης PN στην περιοχή Ν, και αυτά εγχέονται κοντά στη διασταύρωση PN. Τα ηλεκτρόνια και οι τρύπες ισορροπίας θα επανασυνδυάσουν για να εκπέμψουν τα φωτόνια του μήκους κύματος λ, τα οποία έχουν τον ακόλουθο τύπο:
λ = hc/Eg (1)
h—Σταθερά Πλανκ; γ-ταχύτητα του φωτός? Π.χ.— το απαγορευμένο πλάτος ζώνης του ημιαγωγού.
Το παραπάνω φαινόμενο της φωτεινότητας λόγω αυθόρμητου ανασυνδυασμού ηλεκτρονίων και οπών ονομάζεται αυθόρμητη εκπομπή. Όταν τα φωτόνια που παράγονται από αυθόρμητη εκπομπή περνούν μέσα από τον ημιαγωγό, μόλις περάσουν μέσα από τα εκπεμπόμενοι ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών, μπορούν να ενθουσιαστούν για να επανασυνδυάσουν και να παραγάγουν τα νέα φωτόνια, τα οποία προκαλούν τους συγκινημένους μεταφορείς για να επανασυνδυάσουν και να εκπέμψουν τα νέα φωτόνια. Το φαινόμενο ονομάζεται διεγερνή ακτινοβολία. Εάν το ρεύμα εγχύσεων είναι αρκετά μεγάλο, σχηματίζεται μια κατανομή φορέα απέναντι από την κατάσταση θερμικής ισορροπίας, δηλαδή, ο αριθμός πληθυσμού αντιστρέφεται. Όταν οι φορείς στο ενεργό στρώμα είναι σε ένα μεγάλο αριθμό αντιστροφών, μια μικρή ποσότητα αυθόρμητα παραγόμενων φωτονίων παράγουν επαγωγική ακτινοβολία λόγω της αμοιβαίας αντανάκλασης και στα δύο άκρα της ηχητικής κοιλότητας, με αποτέλεσμα τη θετική ανάδραση της συχνότητας επιλεκτικής αντήχησης, ή κέρδος για μια ορισμένη συχνότητα. Όταν το κέρδος είναι μεγαλύτερο από την απώλεια απορρόφησης, ένα συνεκτικό φως με μια καλή φασματική γραμμή, το λέιζερ, μπορεί να εκπέμπεται από τη διασταύρωση PN, η οποία είναι η απλή αρχή της δίοδος λέιζερ.