Laserska dioda je v bistvu polprevodniška dioda. Glede na to, ali je PN spojni material enak, lahko lasersko diodo razdelimo na homojunkcijo, enojno heterojunkcijo (SH), dvojno heterojunkcijo (DH) in lasersko diodo s kvantno jamico (QW). Laserske diode s kvantno vrtino imajo prednosti nizkega praga toka in visoke izhodne moči ter so glavni izdelki na trgu. V primerjavi z laserji imajo laserske diode prednosti velikega izkoristka, majhnosti in dolge življenjske dobe, vendar je njihova izhodna moč majhna (običajno manj kot 2 mW), linearnost in enobarvnost nista dobri, zato to vpliva na njihovo uporabo v sistemih kabelske televizije. Zelo omejen, ne more oddajati večkanalnih, visoko zmogljivih analognih signalov. V povratnem modulu dvosmernega optičnega sprejemnika prenos navzgor običajno uporablja lasersko diodo s kvantnimi jamicami kot vir svetlobe.
Polprevodniška laserska dioda, par vzporednih ravnin pravokotno na PN-spoj, tvori Fabry-Perotovo votlino, ki je lahko ravnina cepitve polprevodniškega kristala ali polirana ravnina. Drugi dve strani sta razmeroma grobi, da odstranimo lasersko delovanje v drugih smereh v glavni smeri.
Emisija svetlobe v polprevodnikih je običajno posledica rekombinacije nosilcev. Ko se PN-priključek polprevodnika nanese z napetostjo naprej, je prehodna povezava PN oslabljena, zaradi česar se elektroni vbrizgajo iz območja N skozi PN-spoj v območje P, luknje pa se vbrizgajo iz območja P skozi PN v območje N, ti pa se vbrizgajo v bližini križišča PN. Ravnotežni elektroni in luknje se bodo rekombinirali, da bodo oddajali fotone valovne dolžine λ, ki imajo naslednjo formulo:
λ=hc / Npr. (1)
h - Planckova konstanta; c - svetlobna hitrost; Npr - prepovedana širina pasu polprevodnika.
Zgornji pojav luminiscence zaradi spontane rekombinacije elektronov in lukenj imenujemo spontana emisija. Ko fotoni, ki nastanejo s spontanim oddajanjem, preidejo skozi polprevodnik, se lahko, ko gredo skozi oddane pare elektronsko luknjo, navdušijo, da rekombinirajo in ustvarijo nove fotone, ki vzbujene nosilce spodbudijo k rekombinaciji in oddajanju novih fotonov. Pojav imenujemo stimulirano sevanje. Če je vbrizgalni tok dovolj velik, se tvori nosilna porazdelitev, ki je nasprotna stanju toplotnega ravnovesja, to pomeni, da je število prebivalstva obrnjeno. Ko so nosilci v aktivni plasti v velikem številu preobratov, majhna količina spontano ustvarjenih fotonov ustvari induktivno sevanje zaradi vzajemnega odboja na obeh koncih resonančne votline, kar povzroči pozitivne povratne informacije frekvenčno selektivne resonance ali dobiček za določeno frekvenco. Kadar je ojačanje večje od absorpcijske izgube, se lahko iz PN-spoja oddaja koherentna svetloba z dobro spektralno črto, laser, kar je preprosto načelo laserske diode.