在半导体中，要实现粒子数反转，高能态导带底的电子数必须远大于低能态价带顶的空穴数，两个能带区域之间的状态，异质结被正向偏置，将必要的载流子注入有源层，将电子从能量较低的价带激发到能量较高的导带，当处于总体反转状态的大量电子与空穴复合时，就会发生受激发射。
半导体激光在1962年被成功激发，在1970年实现室温下连续输出。后来经过改良，开发出双异质接合型激光及条纹型构造的激光二极管（Laser diode）等，广泛使用于光纤通信、光盘、激光打印机、激光扫描器、激光指示器（激光笔），是目前生产量最大的激光器。
半导体激光器的发光波长随温度变化为0.2-0.3nm/℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，半导体激光器的发光强度会相应地减少1%左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数半导体激光器的驱动电流限制在20mA左右。
