有源区为量子阱结构的LD称为量子阱激光器。当半导体材料，如双异质激光器的作用层的厚度，减小到粒子的德布罗意波长量级时，就会产生量子尺寸效应，在有限的方形势阱中，导带电子和价带空穴只能在几个分立的能级上存在。请注意：量子阱与超晶格在结晶学上是类似的，但两者的物理性质有重要区别。在量子尺寸范围内，当势垒有足够的高度和厚度、相邻势阱中的波函数不发生重叠时，(阱中的电子不会与相邻阱中的电子混淆)，属量子阱结构；当相邻势阱中的波函数发生重叠时，属超晶格结构。
如果有源区仅含一个量子阱，它被夹在两个势垒之间，这样的激光器称为单量子阱激光器(SQW)；若有源区含多个量子阱，它们与势垒构成一维周期性结构，这样的激光器称为多量子阱激光器(MQW)。多量子阱激光器可以输出较高的光功率。
顺便说一下，若在沿pn结方向的结构尺寸也减小到电子平均自由程时，则可构成两维量子限制，即成量子线激光器；若在沿共振腔方向的结构尺寸也减小至电子平均自由程时，则可构成三维量子限制，即成量子点激光器。
DH激光器的有源区厚度d一般在0.1～0.2微米量级，有源区的载流子分布呈抛物线形状。但在量子阱激光器中，由于量子尺寸效应，载流子分布发生了根本变化，变成阶梯状。这一变化使半导体激光器产生了许多新的特征，如(a)波长蓝移。因为在量子阱激光器中注入载流子的复合不再是带边复合，而是导带电子和价带空穴量子能级之间的复合，因此，发射光子的能量向高能方向移动。蓝移程度和阱宽有关，阱越薄，蓝移越大。(b)阈值电流减小，一般仅为普通DH激光器的1／3，原因是量子阱结构使增益谱的峰值增加，而谱宽变窄。量子阱激光器的阈值电流随温度的变化特性也大大得到了改善，特征温度T0可达300K左右。(c)发射光谱变窄。这同量子阱结构增益谱宽变窄，阱中载流子能级量子化有关。(d)调制带宽增大。半导体激光器的直接调制带宽一般可用张弛振荡频率表示。目前，量子阱激光器的最高张弛振荡频率已超过30GHz。
有源区为有应力的量子阱结构的LD称应力层量子阱激光器。按传统观念，普通量子阱激光器的势垒和势阱材料的晶格常数应该是严格匹配的，即晶格常数差一般应小于0.
1％。但是，按照这一规定，半导体激光器的输出波长在0.
9～1.1微米波段就出现空白。0.9微米是GaAlAs／GaAs激光器的长波限，1.1微米是InGaAsP／InP激光器的短波限。
随着分子束外延(MBE)、金属氧化物化学汽相沉积(MOCVD)等薄膜生产技术的发展，人们在研究0.98微米InAaAs／GaAs激光器时发现，当作用层厚度小于某临界厚度时，InGaAs／GaAs异质结中自然存在的应力(晶格常量差小于1％)，不但不会使衬底中的位错通过异质结向作用区延伸，而且还使半导体激光器的许多特性得到进一步改善，如阈值电流降低、量子效率提高、线宽减小和调制频率加宽等。结果使0.98微米应力层量子阱InGaAs／GaAs激光器，单面输出最大功率高达100毫瓦；应力层多量子阱InGaAs／InP激光器的调制带宽高达40GHz；1.3微米应力层多量子阱InGaAsP／InP激光器基模输出功率在10％时可高达250毫瓦等。
理想的半导体激光器，要求作用区材料具有镜面对称的能带结构。但实际上，像GaAs，InP这样的直接带隙半导体的能带结构都不是如此。导带与理想的类似，价带比较复杂，一般分为两个带，上面的带称为重空穴带，下面的带称为轻空穴带。重空穴带的态密度较大，绝大部分空穴都处在重空穴带中。这种带结构对产生激光不利，因为在注入电流时，仅导带准费米能级EF随注入电流的变化明显上升，由于重空穴带的态密度较大，价带准费米能级EF随注入电流的变化不明显，因而，激光器的阈值电流较高。晶格匹配量子阱结构由于量子尺寸效应可使载流子的态密度分布呈阶梯状，从而使半导体激光器的阈值电流大幅度下降，但是这种由重空穴带态密度较大所引起的阈值电流偏大因素并未消除。研究表明，在量子阱中引入适当应力时，能带结构会发生有益的变化。通常，作用层的带隙比限制层小，在晶格不匹配时，作用层的原子间距将比限制层的原子间距大。这样，作用层和限制层之间的原子间距差将在与作用层平行的方向上产生压缩压力，它会使能带结构发生变化，使该方向上的空穴有效质量减小3至4倍。应力把轻空穴带，在对称中心附近，提升到重空穴带的上面。这样，绝大部分(约90％)空穴就处在高于重空穴带的那部分轻空穴带中，从而使这个轻空穴带在激光跃迁中起重要作用。这样的能带结构已很接近理想中的能带结构。还要指出的是，同晶格匹配量子阱结构比较，应力层量子阱的带隙复合和价带带间跃迁也都相应地减小了，结果使阈值电流进一步降低、量子效率大大提高、微分增益增大，还使线宽增加因子减小，噪声减小，调制频率加宽等。
(五)条形激光器
在平行于pn结方向上，接触条形的宽度S较大(大于100微米)的LD，称为宽接触激光器。早期的同质结LD、单异质结LD，大都是宽接触LD。因为这种器件价格低廉，在需要高峰值功率的场合，是很受欢迎的。现在，在一些高功率列阵器件中，将单元激光器的接触条宽也可做得很宽，如大于100微米。这类宽接触激光器或列阵器件可输出较高的光功率，用于单纯应用光能的场合，如红外光源、固体激光器的泵浦源等。
宽接触激光器的侧模(平行于ph结方向上的光场分布)非常复杂，也很不稳定，且常常伴随着丝状发光。因此，在光通信、光盘、光打印机、光学条形码扫描器等要求良好光束质量的场合是无法使用的。为了改善半导体激光器的光学质量，必须采用条形激光器。
在平行于pn结方向上，接触条形的宽度较小(小于20微米)的LD，称为条形激光器。减小S，不仅可使侧模数目减小，只允许基侧模运转，而且也使工作电流大大减小。人们从20世纪70年代后期到现在已研制成近百种条形激光器结构，如接触条形、平面条形、质子轰击条形、锌扩散条形、掩埋异质结条形、横结条形、构槽衬底条形，等等。根据侧模控制原理，可把条形激光器分为两类：增益异引条形激光器和折射率导引条形激光器。
增益导引条形激光器在平行于pn结方向上，不存在实折射率阶跃，侧模仅由注入载流子分布所决定。由于p侧的接触条宽较窄，如10微米，电流在通过该条形接触之后，便会扩展，注入载流子也便随之扩展。在注入电流较小的条件下，增益g(y)和注入载流子浓度n(y)有如下关系：
g(y)=bn(u)+c，式中b，c是待定常数，从而增益分布也如载流子分布那样，在条的中心最高。理论分析表明：在平行于pn结方向上，光学场呈厄米-高斯分布，基模光束呈高斯分布。在较低电流时，能实现基侧模运转，但当电流增大到一定程度时，由于增益烧孔效应，光功率-电流曲线便很快出现扭曲，呈非线性。此外，增益导引条形激光器还有一个严重的缺点，即存在像散现象。在垂直于pn结方向上，属折射率波导机构，波前是平的，高斯光束的腰正好在腔面上，但是，在平行于pn结方向上，波前在波传播方向上呈圆柱形凹面，高斯光束的腰在腔面内部30～40微米，这些缺陷给应用带来了许多麻烦。
折射率导引条形激光器在平行于pn结方向上，也像在垂直于pn结方向上一样，侧模由实折射率阶跃所决定。
折射率导引条形激光器的种类很多，如掩埋条形、沟槽衬底条形、横结条形、Zn扩散条形、构槽衬底平面条形、台阶条形等等。GaAlAs／GaAs DH条形激光器的具体振荡(发光)位置可用红外透射／发光观察法直接观察。折射率导引条形激光器的基侧模运转比较稳定，在几倍于阈值电流以上工作时仍能输出基侧模，无扭曲现象。由于在平行于和垂直于pn结方向上，都是靠实折射率阶跃来控制基模运转的，因此，在这两个方向上，高斯光束的腰都在腔面上，即无像散现象。这些特点使折射率导引条形激光器在光通信、光盘、光打印机、光学条形码扫描器等领域占有绝对优势。
条形结构是获得基侧模运转的主要手段，但条形激光器的输出光功率受腔面晶体破坏(通常也称灾难性破坏)阈值功率所限。如普通GaAlAs／GaAs DH激光器的输出功率密度，在脉冲运转超过5～6兆瓦／厘米2，CW运转超过1兆瓦／厘米2时，腔面上就会产生灾难性的光学破坏。研究表明，这种灾难性的光学破坏是由腔面附近材料的有效带宽较小，对激光的吸收较大，从而在腔面产生局部温升，使腔面局部熔化所致。为了获得较高的单横模输出功率，需采用窗口条形激光器。
(六)二极管激光器列阵
在一个片子中，含有若干个条形激光器的LD称为LD列阵。制作LD列阵的目的，是为了获得高功率，因为单条形激光器的发光区较小(4微米×2微米)，由腔面灾变阈值所限，最高输出功率仅为100毫瓦量级，采用特殊的窗口结构之后，条形激光器最多也只能输出几百毫瓦。如能在一个外延片上，用光刻等方法，并排制作10个，甚至几十个条形激光器，便可构成输出功率达瓦级的一维列阵。用于泵浦固体激光器的激光棒(laser bar)，器件宽度达1厘米，连续输出功率可达几十瓦，准连续功率达几百瓦。还可将几个一维列阵堆起来构成两维列阵-激光棒叠层器件，以获得更高的功率。在激光棒和激光棒叠层器件这样的半导体激光器列阵器件中，应特别注意热效应问题，散热不良，不仅会使功率下降，寿命减小，而且还会使波长漂移，降低泵浦效率。
高功率半导体激光器列阵器件是MBE，MOCVD等工艺技术发展的产物，它的出现，使固体激光器产生了一场新的革命，使半导体激光器的应用前景更加广阔。
在一般的列阵器件中，各条形激光器之间是完全无关的，因为条形器件和条形器件之间的距离较大，彼此在光学上没有任何联系。这种激光器输出的光束质量是较差的，光束发散角较大，光强分布在空间不均匀等。当条形激光器之间的距离减小到一定程度时，一个新的物理效应就会产生：相邻条形激光器的光学场相互耦合，并有着固定的相位差，这就构成所谓的锁相列阵半导体激光器。这种激光器不仅能输出较高的光功率，而且还具有较高的光束质量。
当相邻条形激光器的光学场之间的相位差Ψ=0时，锁相列阵半导体激光器的远场呈现单瓣，并呈对称分布。在条形数N=10，条宽D=10微米，λ=0.83微米时，单瓣半宽仅为0.46°。当ψ为其他值时，主瓣将偏离垂直于腔面的方向，偏离角度θ=tan(-Ψ/kD)。当Ψ=π时，远场出现双瓣，再次呈对称分布。应该注意的是，相邻器件光学场之间相位差Ψ是无法控制的。一般说来，反向模，即Ψ=π容易受激。大部分折射率导引锁相列阵半导体激光器都有这一倾向。增益导引锁相列阵半导体激光器由于电流扩展较大，单瓣或双瓣运转都是可能的。
锁相列阵激光器可望在空间通信、频率转换、高速打印等领域获得应用。
