早在80年代初，理论预言：量子点激光器的性能与量子阶激光器或量于线激光器相比，具有更低的阂值电流密度，更高的特征温度和更高的增益等优越特性。这主要由于在量子点材料(又称零维材料)中，载流子在三个运动方向上受到限制，载流于态密度与能量关系为6函数，因而具有许多独特的物理性质，如量子效应、量子隧穿、非线性光学等，极大地改善了材料的性能。因此，不但在基础物理研究方面意义重大，而且在新型量子器件等方面显示出广阔的应用前景。目前，零维材料结构及其应用为国际上最前沿的研究领域之一，仍处于探索阶段。
90年代初，利用MBE和MOCVD技术，通过Stranski—Krastanow(S—K)模式生长In(Ga)As/GaAs自组装量子点等零维半导体材料有了突破性的进展，生长出品格较完整，尺寸较均匀，且密度和发射率较高的InAs量子点，并于1994年制备出近红外波段InGaAs/GaAs量子点激光器。目前国际上已有一些实验室制备了In(Gs)As/GnAs量子点激光器。
量子点激光器（QDLD）具有分立的态密度函数，因此有着比传统的量子阱激光器（QWLD）更加优越的性能，如超低阈值电流密度（￡2A/cm2，比QWLD低一个量级以上）、超高阈值电流温度稳定性、超高微分增益（比QWLD高一个量级以上）、极高的调制带宽和在直流电流调制下无波长漂移工作、对衬底缺陷不敏感等。这些特性将使半导体激光器的性能有一个大的飞跃，有力地推动激光物理学科的发展，开辟半导体激光器制造的新方向，并有可能成为21世纪光电子技术产业的支柱之一。
一、量子点激光器最新进展
来自加州大学Santa Barbara分校UCSB的华裔学生Alan Y. Liu和同事，包括John E. Bowers教授和Arthur C. Gossard教授，发展了一种新的量子点激光器，并称这项技术让光子器件的成本可以比拟微电子器件。
Liu和他的同事们的做法是直接在硅衬底上用分子束外延技术生长量子点激光器。他们的贡献在于不仅能够在硅衬底上生长量子点激光器，而且让这种量子点激光器的性能可以比拟传统的量子点激光器的性能。这将是向着未来低成本大容量光子集成的重要一步。
量子点激光器是半导体激光器领域的最前沿技术。在量子点之前是所谓量子阱激光器。量子阱激光器是由一系列纳米层级的发光材料夹在其他折射率材料直接，一边用来限制注入电流，一边用来输出光。对于量子点来说，高密度的更小的几个纳米高，数十纳米大小的点机构替代了量子阱中的纳米层材料。这种量子点的大小可以用一个例子来估计，一分硬币的大小可以容纳500亿个量子点。量子阱结构还有一个问题是，由于量子阱是两维连续，一个地方的问题可以影响到整个一层材料。相比来说，量子点之间互相不影响，因此对于有源层生长过程中的晶体缺欠更加容忍。用Liu的话说，“正是因为这样，我们可以在更大更便宜的硅材料上生长激光器。量子点激光器的小巧还决定了它的功耗远比以往的量子阱激光器低，从而成本也更低。”
谈到他们所采用的分子束外延工艺，Liu还指出，这种技术的优点在于可以充分利用硅器件的成熟工艺，从而有助于降低成本。分子束外延是开发高品质量子点激光器的最好技术，整个激光器可以一步完成，最小化了遭到污染的风险。
Liu将在3月12日下午5点在121房间介绍这一成就，题目是“硅上外延生长的高性能1.3微米InAs量子点激光器”。最新一期应用物理快报也发表了这一成果。
二、量子点激光器研发进展回顾：
1、美科学家发明微米级量子点激光器
2007年美国国家标准技术局和Stanford及Northwestern大学的科学家发明了一种微米大小的固体激光器，这种装置的性能中，量子点起到了决定性作用。它能在低于微瓦的能量条件下接通。这些高效的光学设备将来能制造出低能激光，它能用于电信、光学计算机等领域。结果发表在《物理评论快报》（PRL）上。
传统激光器有数量很多的发射器，它们限制在一个光学腔内。光在腔内来回反射放大，最终形成激光。在大约10年前，科学家发明了第一个量子点激光器。
量子点是晶体结构中的纳米级别区域，它们能捕获在半导体中传导电流的电子及空穴。当捕获的电子和空穴重新配对后，特定频率的光就被发射出来。量子点激光器的优势不仅在于它们的体积很小，更在于它们能在极低的能量下运作。
在最近的实验中，NIST小组通过在砷化镓上铺上一层砷化铟得到了新型激光。原子格之间的不匹配形成了量子点。这些材料被做成一定大小的盘，使得900纳米的红外光能沿着盘边缘旋转。整个区域含有约60个量子点，这能作为激光使用。通过利用非共振频率的光就可以激发出光。但是量子点之间彼此并不相同，每个量子点之间的细微差别意味着它们的发射频率也有所不同，而且温度也会有一定影响。科学家表示，任意时刻，最多有一个量子点——通常没有——的特征频率和光学共振频率相匹配。
