A lézerdióda lényegében félvezető dióda. Attól függően, hogy a PN elágazás anyaga megegyezik-e, a lézerdióda felosztható homojunctionra, egyetlen heterojunctionra (SH), kettős heterojunctionre (DH) és kvantum kút (QW) lézerdiódára. A kvantumkút-lézerdiódák előnyei az alacsony küszöbáram és a nagy kimenő teljesítmény, és ezek a piac fő termékei. A lézerekkel összehasonlítva a lézerdiódák előnyei a nagy hatékonyság, a kis méret és a hosszú élettartam, de kimeneti teljesítményük kicsi (általában kevesebb, mint 2 mW), a linearitás és a monokromatikusság nem jó, ezért a kábeltévés rendszerekben történő alkalmazásukat ez befolyásolja. Nagyon korlátozott, nem képes többcsatornás, nagy teljesítményű analóg jeleket továbbítani. A kétirányú optikai vevő visszatérő moduljában a felfelé irányuló kapcsolat átvitele általában kvantumkút lézerdiódát használ fényforrásként.
Egy félvezető lézerdióda, a PN-csatlakozásra merőleges párhuzamos sík pár alkot Fabry-Perot üreget, amely lehet a félvezető kristály hasítási síkja vagy csiszolt sík. A másik két oldal viszonylag durva, hogy kiküszöbölje a lézer más irányú irányát a fő irányban.
A félvezetők fénykibocsátása jellemzően a hordozók rekombinációjából származik. Amikor a félvezető PN csatlakozását előrefeszültséggel alkalmazzák, a PN csatlakozási akadály meggyengül, ami arra kényszeríti az elektronokat, hogy az N régióból a PN csomóponton keresztül a P régióba injektálják, és a P régióból lyukakat injektálnak a PN-n keresztül. az N régióba, és ezeket a PN csomópont közelében injektálják. Az egyensúlyi elektronok és lyukak rekombinálódva λ hullámhosszú fotonokat bocsátanak ki, amelyek a következő képlettel rendelkeznek:
λ=hc / Pl (1)
h — Planck-állandó; c - fénysebesség; Pl. A félvezető tiltott sávszélessége.
Az elektronok és lyukak spontán rekombinációja miatt a fenti lumineszcencia jelenséget spontán emissziónak nevezzük. Amikor a spontán emisszió által generált fotonok áthaladnak a félvezetőn, miután áthaladnak a kibocsátott elektron-lyuk párokon, izgatottan rekombinálódhatnak és új fotonokat generálhatnak, amelyek a gerjesztett hordozókat rekombinálják és új fotonokat bocsátanak ki. A jelenséget stimulált sugárzásnak nevezzük. Ha az injektálási áram elég nagy, akkor a hőegyensúlyi állapottal ellentétes vivőeloszlás alakul ki, vagyis a populáció száma megfordul. Amikor az aktív réteg hordozói nagyszámú megfordulásban vannak, kis mennyiségű spontán generált foton induktív sugárzást generál a rezonáns üreg mindkét végén lévő kölcsönös visszaverődés következtében, ami pozitív visszacsatolást eredményez a frekvencia-szelektív rezonancia vagy az erősítés szempontjából. egy bizonyos gyakoriságot. Ha az erősítés nagyobb, mint az abszorpciós veszteség, akkor egy jó spektrális vonallal koherens fény, a lézer bocsátható ki a PN-csatlakozásból, ami a lézerdióda egyszerű elve.