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，他們發明了是介紹*量子級聯激光器。
過了三年，貝爾實驗室成功發明出了超晶格活躍區量子級聯激光器，該超晶格活躍區量子級聯激光器的發光躍遷發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。當加上適當數量級的電場后，不同阱的能量狀態產生共振和雜交，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”激光器，其中注入區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所取代。這種激光器的主要優點是活躍區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，這個關于發射區的新穎設計允許電子進入激發子帶的高能態。超晶格活躍區的應用對于量子級聯激光器的發展是一個重要里程碑，它不僅提高了發射功率，也為較長波長激光器的發展奠定了基礎。
從理論上出發，量子級聯激光器的激射波長可調節性更強，因此也擁有更廣泛的應用前景。
