Ein Halbleiterlaser ist im Prinzip ähnlich aufgebaut wie eine Leuchtdiode. Zwischen einem n- und einem p-dotierten Bereich bildet sich - ohne äußere Spannung - eine ladungsträgerarme Grenzschicht aus. Unter Mitwirkung von Akzeptoren bzw. Donatoren, also durch Dotieren des Halbleitermaterials mit Fremdatomen in geringen Konzentrationen, entstehen frei bewegliche Löcher im Valenzband und frei bewegliche Elektronen im Leitungsband. Legt man eine äußere Spannung an und zwar so, dass der n-Bereich mit dem negativen und der p-Bereich mit dem positiven Pol verbunden ist, wird die Sperrzone abgebaut, werden die Bänder in beiden Bereichen so verschoben, dass Elektronen im Leitungsband des n-Leiters und Löcher im Valenzband des p-Leiters in die Grenzschicht diffundieren können. Unter Abgabe von Licht fallen dann innerhalb der Grenzschicht Elektronen in Löcher. Dem Pumpen entspricht hier also der Abbau der Sperrschicht durch eine angelegte Spannung, so dass Elektronen und Löcher in die Grenzschicht diffundieren und dort rekombinieren können.

Indem der Halbleiter-Baustein durch Anschliff von Spiegeln an seinen Enden oder ähnliche Maßnahmen zum Hohlraumresonator für eine ganz bestimmte Wellenlänge ausgebildet wird, erhält die Strahlung ihre geringe Linienbreite.