在上世紀(jì)80年代，對于子帶間激光器，科研人員做過很多嘗試，但在90年代初就已經(jīng)被放棄。1991年，在貝爾實驗室，關(guān)于制造這樣一個電力泵浦的工作正在進(jìn)行，是在Jerome Faist加入Capasso的小組之后，并于1994年初取得了成功，他們發(fā)明了是介紹*量子級聯(lián)激光器。
過了三年，貝爾實驗室成功發(fā)明出了超晶格活躍區(qū)量子級聯(lián)激光器，該超晶格活躍區(qū)量子級聯(lián)激光器的發(fā)光躍遷發(fā)生在寬的超晶格子帶之間。這種激光器的高電流負(fù)載能力，對于同樣的級數(shù)可以達(dá)到更高的光功率。除此之外，如此設(shè)計還有其它的好處，比如使子帶間弛豫時間與子帶內(nèi)弛豫時間比率很大，從而自動的保證了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。
在原始的超晶格設(shè)計中，活躍區(qū)是被摻雜的，但這種設(shè)計卻導(dǎo)致了高閾值。為解決這個問題，貝爾實驗室設(shè)計了一種有空間變化壁壘的非摻雜超晶格活躍區(qū)。當(dāng)加上適當(dāng)數(shù)量級的電場后，不同阱的能量狀態(tài)產(chǎn)生共振和雜交，這些能級被加寬并產(chǎn)生子帶。此結(jié)構(gòu)的設(shè)計是一個重大發(fā)現(xiàn)，因為它使得脈沖在相對低的閾值時就可在室溫下工作，并且峰值光功率達(dá)到了數(shù)百千瓦。此外，這種設(shè)計對于長波長激射也是有幫助的。在非摻雜超晶格活躍區(qū)激光器基礎(chǔ)上，激射波長在2001年被擴(kuò)展到24μm。
另外，還有兩個關(guān)于超晶格量子級聯(lián)激光器的革新值得被提及，一個是“無注入?yún)^(qū)”激光器，其中注入?yún)^(qū)的作用被一個設(shè)計巧妙的雙量子阱阱間躍遷超晶格活躍區(qū)所取代。這種激光器的主要優(yōu)點是活躍區(qū)更加緊湊且可以產(chǎn)生更強(qiáng)的光學(xué)限制；另一個提高超晶格量子級聯(lián)激光器工作性能的設(shè)計由Gaetano Scamarcio提出，這個關(guān)于發(fā)射區(qū)的新穎設(shè)計允許電子進(jìn)入激發(fā)子帶的高能態(tài)。超晶格活躍區(qū)的應(yīng)用對于量子級聯(lián)激光器的發(fā)展是一個重要里程碑，它不僅提高了發(fā)射功率，也為較長波長激光器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
從理論上出發(fā)，量子級聯(lián)激光器的激射波長可調(diào)節(jié)性更強(qiáng)，因此也擁有更廣泛的應(yīng)用前景。
