Dioda laserowa działa w oparciu o zasadę wymuszonej emisji fotonów. Składa się z materiału półprzewodnikowego umieszczonego pomiędzy dwiema warstwami, które tworzą złącze p-n. Kiedy na złącze p-n zostanie przyłożone napięcie polaryzacji w kierunku przewodzenia, elektrony i dziury łączą się ponownie w materiale półprzewodnikowym. W procesie tym uwalniana jest energia w postaci fotonów. W przypadku diod laserowych emisja fotonów jest stymulowana w sposób spójny i kierunkowy, co prowadzi do wytworzenia światła laserowego. Emitowane fotony odbijają się tam i z powrotem pomiędzy odblaskowymi ściankami wnęki diody, wzmacniając się poprzez emisję wymuszoną, aż do momentu, gdy przez jedną ze ścianek wyłoni się spójna wiązka lasera.
Działanie diody laserowej polega na zamianie energii elektrycznej na energię świetlną w procesie emisji wymuszonej. Kiedy elektrony i dziury łączą się ponownie w materiale półprzewodnikowym diody pod wpływem polaryzacji w kierunku przewodzenia, uwalniają fotony. Fotony te następnie stymulują inne wzbudzone elektrony do emisji dodatkowych fotonów o tej samej długości fali i fazie. Proces ten tworzy efekt kaskadowy, który wzmacnia emisję światła i prowadzi do wygenerowania spójnej wiązki laserowej o specyficznych właściwościach określonych przez konstrukcję diody i materiały.
Dioda jest urządzeniem półprzewodnikowym, które umożliwia przepływ prądu w jednym kierunku, blokując go w kierunku przeciwnym. Składa się ze złącza p-n, przez które elektrony i dziury mogą przepływać pod wpływem polaryzacji w kierunku przewodzenia (kiedy anoda jest dodatnia względem katody), ale są blokowane przy polaryzacji zaporowej. W przypadku polaryzacji do przodu elektrony z materiału typu n i dziury z materiału typu p przemieszczają się przez złącze, tworząc ścieżkę przewodzącą dla prądu elektrycznego. Przy polaryzacji odwrotnej obszar zubożenia rozszerza się, uniemożliwiając znaczny przepływ prądu z powodu braku wolnych nośników ładunku.
Laser pompowany diodami (DPL) działa poprzez wykorzystanie diod laserowych do pompowania lub wzbudzania ośrodka wzmacniającego, zwykle kryształu w stanie stałym lub szkła domieszkowanego jonami metali ziem rzadkich. Diody laserowe emitują intensywne światło o długości fali odpowiadającej pasmu absorpcji ośrodka wzmacniającego. Kiedy ośrodek wzmacniający absorbuje to światło, ulega wzbudzeniu i powoduje inwersję obsadzeń — stan, w którym więcej atomów znajduje się w stanach o wyższej energii niż o niższej. Następnie w ośrodku wzmacniającym następuje emisja wymuszona, co skutkuje emisją spójnego światła laserowego. Lasery pompowane diodami są znane ze swojej wydajności, kompaktowych rozmiarów i niezawodności w porównaniu z tradycyjnymi laserami pompowanymi gazem lub lampami.
Diody laserowe są rzeczywiście uważane za prawdziwe lasery. Działają na tej samej podstawowej zasadzie emisji wymuszonej, co inne typy laserów, takie jak lasery gazowe lub lasery na ciele stałym. Diody laserowe emitują spójne światło poprzez emisję wymuszoną w materiale półprzewodnikowym, zwykle wykorzystując złącze p-n do wytworzenia inwersji obsadzeń, a następnie stymulują emisję fotonów. Chociaż mogą różnić się konstrukcją i zastosowaniem od innych typów laserów, diody laserowe wytwarzają spójne i kierunkowe światło, które spełnia techniczną definicję lasera – urządzenia, które emituje światło w procesie optycznego wzmocnienia w oparciu o emisję wymuszoną.