在上世紀80年代，對于子帶間激光器，科研人員做過很多嘗試，但在90年代初就已經被放棄。1991年，在貝爾實驗室，關于制造這樣一個電力泵浦的工作正在進行，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)量子級聯激光器，該超晶格活躍區(qū)量子級聯激光器的發(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載能力，對于同樣的級數可以達到更高的光功率。除此之外，如此設計還有其它的好處，比如使子帶間弛豫時間與子帶內弛豫時間比率很大，從而自動的保證了粒子數反轉。
在原始的超晶格設計中，活躍區(qū)是被摻雜的，但這種設計卻導致了高閾值。為解決這個問題，貝爾實驗室設計了一種有空間變化壁壘的非摻雜超晶格活躍區(qū)。當加上適當數量級的電場后，不同阱的能量狀態(tài)產生共振和雜交，這些能級被加寬并產生子帶。此結構的設計是一個重大發(fā)現，因為它使得脈沖在相對低的閾值時就可在室溫下工作，并且峰值光功率達到了數百千瓦。此外，這種設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)激光器基礎上，激射波長在2001年被擴展到24μm。
另外，還有兩個關于超晶格量子級聯激光器的革新值得被提及，一個是“無注入區(qū)”激光器，其中注入區(qū)的作用被一個設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)更加緊湊且可以產生更強的光學限制；另一個提高超晶格量子級聯激光器工作性能的設計由Gaetano Scamarcio提出，這個關于發(fā)射區(qū)的新穎設計允許電子進入激發(fā)子帶的高能態(tài)。超晶格活躍區(qū)的應用對于量子級聯激光器的發(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。
從理論上出發(fā)，量子級聯激光器的激射波長可調節(jié)性更強，因此也擁有更廣泛的應用前景。
