Valna duljina emitirane svjetlosti diodnih lasera ovisi o temperaturi laserske diode i struji kroz diodu. Na takav se način mijenjanjem temperature i struje kroz lasersku diodu može kontinuirano mijenjati valna duljina emitirane svjetlosti. Valna duljina se može mijenjati u intervalu oko 20 nm, pri čemu je emitirano zračenje jednomodno samo u malim podintervalima reda veličine 0.2 nm ovisno o tipu laserske diode. Spektralna poluširina jednomodnog laserskog zračenja iznosi oko 100 MHz. Laserski sistemi koji se sastoje od laserske diode, te uređaja za stabilizaciju temperature i struje kroz diodu nazivaju se engl. free-runing laseri. Nedostatak ovakvih lasera je postojanje tzv. preskakivanja modova tj. intervala valnih duljina u kojima laser emitira samo multimodno zračenje.

Spektralne karakteristike emitiranog zračenja diodnog lasera poboljšane su u laserskim sistemima s vanjskim rezonatorom (engl. external cavity diode lasers, ECDL). Vanjski rezonantor uspostavlja se optičkom povratnom vezom između površine laserske diode i holografske rešetke, zbog čega se spektralna poluširina emitiranog jednomodnog laserskog zračenja smanjuje na 1 MHz. Svjetlost emitirana s površine laserske diode kolimira se lećom veoma male fokalne udaljenosti, nakon čega se reflektira na holografskoj rešetci. Rešetka je postavljena u Littrow konfiguraciji. Prvi red difrakcije vraća se natrag kroz kolimatorsku leću i fokusira se na površini laserske diode čime se ostvaruje vanjski rezonator. Valna duljina emitirane svjetlosti mijenja se promjenom temperature i struje kroz diodu, te zakretanjem rešetke. Kontinuirano mijenjanje valne duljine bez preskakivanja modova postiže se finim zakretanjem rešetke pomoću piezo elementa ugrađenog u nosač rešetke.

U našem laboratoriju posjedujemo četiri sistema diodnih lasera u free-runing konfiguraciji i četiri sistema didnih lasera s ugrađenim vanjskim rezonatorom (Toptica ECDL tipa DL100). Valne duljine Toptica lasera nalaze se u bliskom infracrvenom (780 nm, 850 nm) i UV (405 nm, 420 nm) području valnih duljina. Valne duljine lasera u free-runing konfiguraciji kreću se u području od (635 nm - 820 nm).