晶體(ti) 管利用一種稱為(wei) 半導體(ti) 的材料的特殊性能。電流由運動的電子承載。普通的金屬，如銅是電的好導體(ti) ，因為(wei) 它們(men) 的電子沒有緊密的和原子核相連，很容易被 一個(ge) 正電荷吸引。其它的物體(ti) ，例如橡膠，是絕緣體(ti) --電的不良導體(ti) --因為(wei) 它們(men) 的電子不能自由運動。半導體(ti) ，正如它們(men) 的名字暗示的那樣，處於(yu) 兩(liang) 者之間，它們(men) 通常情況下象絕緣體(ti) ，但是在某種條件下會(hui) 導電。

    對半導體(ti) 的早期研究集中在矽上，但矽本身不能發射激光。1948年貝爾實驗室的William Schockley，Walter Brattain 和 John Bardeen 發明的晶體(ti) 管。這一發明推動了對其它半導體(ti) 裁的研究發展進程。它也為(wei) 利用半導體(ti) 中的發射激光奠定了概念性基礎。1952年，德國西門子公司的Heinrich Welker指出周期表第III和第V列之間的元素合成的半導體(ti) 對電子裝置有潛在的用途。其中之一，砷化镓或GaAs，它在尋找一種有效的通訊激光中扮演了重要角色。對砷化镓（GaAs）的研究涉及到三個(ge) 方麵的研究：高純度晶體(ti) 的疊層成長的研究，對缺陷和摻雜劑（對一種純物質添加雜質，以改變其性能）的研究以及對熱化合物穩定性的影響的分析。有了這些研究成果，通用電器，IBM和麻省理工大學林肯實驗室的研究小組在1962年研製出砷化镓（GaAs）激光發生器。

　　但是有一個(ge) 老問題始終懸而未決(jue) ：過熱。使用單一半導體(ti) ，（通常是GaAs）的激光發生器效率不是很高。它們(men) 仍需大量的電來激發激光作用，而在正常的室溫下，這些電很快就使它們(men) 過熱。隻有脈衝(chong) 操作才有可能避免過熱（脈衝(chong) 操作：電路或設備在能源以脈衝(chong) 方式提供時的工作方式），可是通過這種工作方式不能通訊傳(chuan) 輸。科學家們(men) 嚐試了各種方法來驅熱一例如把激光發生器放在其它好的熱導體(ti) 材料上，但是都沒成功。然後在1963年，克羅拉多大學的Herbert Kroemer提出了一種不同的的方式--製造一個(ge) 由半導體(ti) "三明治"組成的激光發生器，即把一個(ge) 薄薄的活躍層嵌在兩(liang) 條材料不同的板之間。把激光作用限製在薄的活躍層裏隻需要很少的電流，並會(hui) 使熱輸出量保吃持在可控範圍之內(nei) 。

　　這樣一種激光發生器不是隻靠象把奶酪夾在兩(liang) 片麵包那樣，簡單地塞進一個(ge) 活躍層就能製造出來的。半導體(ti) 晶體(ti) 中的原子以點陣的方式排列，由電子組成化學鍵。要想製造出一個(ge) 在兩(liang) 個(ge) 原子之間有必要電子鍵連接的多層半導體(ti) ，這個(ge) 裝置必須是由一元半導體(ti) 單元組成，我們(men) 稱之為(wei) 多層晶體(ti) 。

　　1967年，貝爾實驗室的研究員Morton Panish 和 Izuo Hayashi 提出了用GaAs的修改型--即其中幾個(ge) 鋁原子代替一些镓，一種稱為(wei) "摻雜"的過程--來創造一種合適的多層晶體(ti) 的可能性的建議。這種修改型的化合物，AlGaAs, 的原子間隔和GaAs相差不到1000分之一。研究人員提出，把AlGaAs種植在GaAs 薄層的任何一邊，它都會(hui) 把所有的激光作用限製在GaAs層內(nei) 。在他們(men) 麵前，還要有幾年的工作，但是通向"不間斷狀態" 激光發生器-在室溫下仍能持續工作的微型半導體(ti) 裝置-的大門已經敞開了。

　　還有一個(ge) 障礙：怎樣發射跨過長距離的光信號。長波無線電波可以很容易穿透濃霧和大雨，在空氣中自由傳(chuan) 播，但是短波激光會(hui) 被空氣中的水蒸氣和其它顆粒反射回來，以至於(yu) 不是被分散就是被 阻擋住。一個(ge) 多霧的天氣會(hui) 使 激光通訊聯絡終斷，因此光需要一個(ge) 類似於(yu) 電話線的導管。