الصمام الثنائي لليزر هو في الأساس صمام ثنائي أشباه الموصلات. وفقًا لما إذا كانت مادة تقاطع PN هي نفسها ، يمكن تقسيم الصمام الثنائي الليزري إلى متجانسة ، ووصلة غير متجانسة واحدة (SH) ، ومزدوجة غير متجانسة (DH) وصمام ليزر ثنائي البئر (QW). تتميز ثنائيات ليزر آبار الكم بمزايا تيار العتبة المنخفضة وطاقة الإخراج العالية ، وهي المنتجات السائدة في السوق. بالمقارنة مع الليزر ، تتميز ثنائيات الليزر بمزايا الكفاءة العالية والحجم الصغير والعمر الطويل ، لكن طاقة خرجها صغيرة (أقل من 2 ميجاوات بشكل عام) ، والخطية وأحادية اللون ليست جيدة ، لذلك تتأثر تطبيقاتها في أنظمة تلفزيون الكابل. محدودة للغاية ، لا يمكن نقل إشارات تناظرية متعددة القنوات وعالية الأداء. في وحدة الإرجاع للمستقبل البصري ثنائي الاتجاه ، يستخدم إرسال الوصلة الصاعدة بشكل عام الصمام الثنائي ليزر البئر كمصدر للضوء.
الصمام الثنائي الليزري شبه الموصّل ، زوج من الطائرات المتوازية المتعامدة مع تقاطع PN ، يشكل تجويف فابري-بيروت ، والذي قد يكون مستوى انقسام بلورة أشباه الموصلات أو مستوى مصقول. الجانبان الآخران خشنان نسبيًا للتخلص من عمل الليزر في اتجاهات أخرى في الاتجاه الرئيسي.
ينتج انبعاث الضوء في أشباه الموصلات عادةً عن إعادة تركيب الحاملات. عندما يتم تطبيق تقاطع PN لأشباه الموصلات بجهد أمامي ، يضعف حاجز الوصل PN ، مما يجبر الإلكترونات على الحقن من المنطقة N عبر تقاطع PN في المنطقة P ، ويتم حقن الثقوب من المنطقة P عبر PN في المنطقة N ، ويتم حقنها بالقرب من تقاطع PN. سوف تتحد إلكترونات التوازن والثقوب لإصدار فوتونات ذات طول موجي λ ، والتي لها الصيغة التالية:
λ=hc / Eg (1)
ح - ثابت بلانك. ج - سرعة الضوء. على سبيل المثال - عرض النطاق المحظور لأشباه الموصلات.
تسمى ظاهرة التألق المذكورة أعلاه بسبب إعادة التركيب التلقائي للإلكترونات والثقوب بالانبعاث التلقائي. عندما تمر الفوتونات المتولدة من الانبعاث التلقائي عبر أشباه الموصلات ، بمجرد مرورها عبر أزواج ثقب الإلكترون المنبعثة ، يمكن أن تكون متحمسة لإعادة الاتحاد وتوليد فوتونات جديدة ، مما يحفز الناقلات المثارة على إعادة الاتحاد وإصدار فوتونات جديدة. تسمى هذه الظاهرة بالإشعاع المحفز. إذا كان تيار الحقن كبيرًا بدرجة كافية ، يتم تكوين توزيع حامل مقابل حالة التوازن الحراري ، أي يتم عكس عدد السكان. عندما تكون الحاملات في الطبقة النشطة في عدد كبير من الانعكاسات ، فإن كمية صغيرة من الفوتونات المولدة تلقائيًا تولد إشعاعًا حثيًا بسبب الانعكاس المتبادل عند طرفي تجويف الطنين ، مما يؤدي إلى ردود فعل إيجابية للتردد الانتقائي للرنين ، أو كسب من أجل تردد معين. عندما يكون الكسب أكبر من فقد الامتصاص ، يمكن أن ينبعث ضوء متماسك مع خط طيفي جيد ، الليزر ، من تقاطع PN ، وهو المبدأ البسيط لديود الليزر.