激光二极管是一种激光产生器，其工作物质是半导体，属于固体激光产生器，大部份激光二极管在结讲上与一般二极管相似。由于激光二极管的运作中，电子的能量转变过程只涉及两个能阶， 没有间接带隙做成的能量损失，所以效率相对高。

一般激光二极管的基本结构与发光二极管（LED）相同，是一以半导体（增益介质，gain medium）造成的p-n接面（p-n junction），当电子受到外来电场（激发来源，pumping source）的牵引下从较高能级的n区域进入低能级的p区域时，受激电子藏有的能量便释放出来，由选用的半体做成的p-n接面的能带隙是直接间隙，所以能量释放的形式是光子（光线）而不是热。

与发光二极管不同的是，激光二极管内有两个互相平行的光学反射面（也即镜子）形成光学共震器（共震腔，resonator）。构成这两反射面的只须平滑的半导体表面，由于半导体仍整齐的晶体结构，所以很容易造出平滑同平行的表面，而半导体的高折射率形成全内反射。光学共震器使得半导体内产生的光在两镜间反复来回而产生相干的光子，也即激光只有与两镜间距离能谐震的波长才会产生激光。反复来回下激光的强度会增强，当激光的强度足以穿越镜子时，激光便从激光二极管射出。

激光二极管本质上是一个半导体二极管，按照PN结材料是否相同，可以把激光二极管分为同质结、单异质结（SH）、双异质结（DH）和量子阱（QW）激光二极管。量子阱激光二极管具有阈值电流低， 输出功率高的优点，是目前市场应用的主流产品。同激光器相比，激光二极管具有效率高、体积小、寿命长的优点，但其输出功率小（一般小于2mW），线性差、单色性不太好， 使其在有线电视系统中的应用受到很大限制， 不能传输多频道，高性能模拟信号。在双向光接收机的回传模块中，上行发射一般都采用量子阱激光二极管作为光源。 半导体激光二极管的基本结构如图所示，垂直于PN结面的一对平行平面构成法布里——珀罗谐振腔，它们可以是半导体晶体的解理面，也可以是经过抛光的平面。 其余两侧面则相对粗糙，用以消除主方向外其它方向的激光作用。

半导体中的光发射通常起因于载流子的复合。当半导体的PN结加有正向电压时，会削弱PN结势垒，迫使电子从N区经PN结注入P区，空穴从P区经过PN结注入N区， 这些注入PN结附近的非平衡电子和空穴将会发生复合，从而发射出波长为λ的光子，其公式：λ = hc/Eg (1)
式中：h—普朗克常数； c—光速； Eg—半导体的禁带宽度。

上述由于电子与空穴的自发复合而发光的现象称为自发辐射。当自发辐射所产生的光子通过半导体时，一旦经过已发射的电子—空穴对附近，就能激励二者复合，产生新光子， 这种光子诱使已激发的载流子复合而发出新光子现象称为受激辐射。如果注入电流足够大，则会形成和热平衡状态相反的载流子分布，即粒子数反转。当有源层内的载流子在大量反转情况下，少量自发辐射产生的光子由于谐振腔两端面往复反射而产生感应辐射，造成选频谐振正反馈，或者说对某一频率具有增益。当增益大于吸收损耗时，就可从PN结发出具有良好谱线的相干光——激光，这就是激光二极管的简单原理。

随着技术和工艺的发展，目前实际使用的半导体激光二极管具有复杂的多层结构。常用的激光二极管有两种:①PIN光电二极管。它在收到光功率产生光电流时，会带来量子噪声。②雪崩光电二极管。它能够提供内部放大,比PIN光电二极管的传输距离远，但量子噪声更大。 为了获得良好的信噪比，光检测器件后面须连接低噪声预放大器和主放大器。

半导体激光二极管的工作原理，理论上与气体激光器相同。激光二极管本质上是一个半导体二极管，按照PN结材料是否相同，可以把激光二极管分为同质结、单异质结（SH）、双异质结（DH）和量子阱（QW）激光二极管。 量子阱激光二极管具有阈值电流低，输出功率高的优点，是目前市场应用的主流产品。 同激光器相比，激光二极管具有效率高、体积小、寿命长的优点，但其输出功率小（一般小于2mW），线性差、单色性不太好，使其在有线电视系统中的应用受到很大限制，不能传输多频道，高性能模拟信号。 在双向光接收机的回传模块中，上行发射一般都 采用量子阱激光二极管作为光源。

半导体激光二极管的常用参数有：
1)波长：即激光管工作波长，目前可作光电开关用的激光管波长有635nm、650nm、670nm、690nm、780nm、810nm、860nm、980nm等。
2)阈值电流Ith：即激光管开始产生激光振荡的电流，对一般小功率激光管而言，其值约在数十毫安，具有应变多量子阱结构的激光管阈值电流可低至10mA以下。
3)工作电流Iop :即激光管达到额定输出功率时的驱动电流，此值对于设计调试激光驱动电路较重要。
4)垂直发散角θ⊥：激光二极管的发光带在垂直PN结方向张开的角度，一般在150~400左右。
5)水平发散角θ∥：激光二极管的发光带在与PN结平行方向所张开的角度，一般在60~100左右。
6)监控电流Im ：即激光管在额定输出功率时，在PIN管上流过的电流。
激光二极管在计算机上的光盘驱动器，激光打印机中的打印头等小功率光电设备中得到了广泛的应用。