Il diode laser è essenzialmente un diode semiconduttore. A seconda che il materiale di giunzione PN sia lo stesso, il diode laser può essere diviso in un'omogiunzione, una singola eterogiunzione (SH), una doppia eterogiunzione (DH) e un diode laser del pozzo quantistico (QW). I diodi laser quantistici hanno i vantaggi della corrente a bassa soglia e dell'elevata potenza di uscita, e sono i prodotti tradizionali sul mercato. Rispetto ai laser, i diodi laser hanno i vantaggi di alta efficienza, piccole dimensioni e lunga durata, ma la loro potenza di uscita è piccola (generalmente inferiore a 2mW), linearità e monocromaticità non sono buone, quindi le loro applicazioni nei sistemi TV via cavo sono influenzate. Molto limitato, non può trasmettere segnali analogici multicanale e ad alte prestazioni. Nel modulo di ritorno del ricevitore ottico bidirezionale, la trasmissione uplink utilizza generalmente un diode laser quantistico come fonte di luce.
Un diode laser semiconduttore, una coppia di piani paralleli perpendicolari alla giunzione PN, forma una cavità Fabry-Perot, che può essere il piano di scissione del cristallo semiconduttore o un piano lucido. Gli altri due lati sono relativamente ruvidi per eliminare l'azione laser in altre direzioni nella direzione principale.
Le emissioni di luce nei semiconduttori in genere derivano dalla ricombinazione dei vettori. Quando la giunzione PN del semiconduttore viene applicata con una tensione in avanti, la barriera di giunzione PN viene indebolita, costringendo gli elettroni a essere iniettati dalla regione N attraverso la giunzione PN nella regione P, e i fori vengono iniettati dalla regione P attraverso la giunzione PN nella regione N, e questi vengono iniettati vicino alla giunzione PN. Gli elettroni e i fori di equilibrio si ricombineranno per emettere fotoni di lunghezza d'λ, che hanno la seguente formula:
λ hc/Eg (1)
h - Costante Planck; c-velocità della luce; Ad esempio, la larghezza della banda proibita del semiconduttore.
Il fenomeno di luminescenza di cui sopra a causa della ricombinazione spontanea di elettroni e fori è chiamato emissione spontanea. Quando i fotoni generati dall'emissione spontanea passano attraverso il semiconduttore, una volta che passano attraverso le coppie elettrone-foro emesse, possono essere entusiasti di ricombinarsi e generare nuovi fotoni, che inducono i portatori eccitati a ricombinare ed emettere nuovi fotoni. Il fenomeno è chiamato radiazione stimolata. Se la corrente di iniezione è abbastanza grande, si forma una distribuzione portante opposta allo stato di equilibrio termico, cioè il numero di popolazione viene invertito. Quando i portatori nello strato attivo sono in un gran numero di inversioni, una piccola quantità di fotoni generati spontaneamente generano radiazioni induttive a causa di riflessione reciproca a entrambe le estremità della cavità risonante, con conseguente feedback positivo della risonanza selettiva di frequenza, o guadagno per una certa frequenza. Quando il guadagno è maggiore della perdita di assorbimento, una luce coerente con una buona linea spettrale, il laser, può essere emessa dalla giunzione PN, che è il semplice principio del diode laser.