本发明公开了一种基于氮化镓单晶衬底的激光二极管及其制备方法，所述激光二极管包括从下到上依次层叠设置的GaN单晶衬底、n型GaN层、n型限制层、下波导层、复合量子阱有源区、电子阻挡层、上波导层、p型限制层和p型GaN层。本发明设计和优化氮化镓基激光器高量子效率应力调控有源区结构，新型光波导层结构以及新型限制层结构，在低位错密度GaN单晶衬底上制备激光二极管，突破GaN基激光器的外延制备技术难点，得到高可靠性高量子效率GaN基激光器。