Исследования в области физики света и предполагающие появление устройства, способного производить пучки света. Еще в 1917 году Альберт Эйнштейн создал теоретические основы для последующего изобретения лазера и квантового генератора. Впоследствии через пересмотр закона Макса Планта о радиации, концептуально основанный на коэффициентах Эйнштейна, известные как коэффициенты вероятности. Эти коэффициенты выражали поглощение, непосредственной эмиссии и стимулируемой эмиссии электромагнитной радиации.
В конце 1920-ых годов ученый Рудольф В. Лэденберг подтвердил существование явлений стимулируемой эмиссии и отрицательного поглощения. В конце 1930-ых годов Валентин Фабрикант предсказал использование стимулируемой эмиссии для усиления коротких волн, в то время как в середине 1940-ых годов ученые Р. Ретэрфорд и У. Лэмб нашли очевидную стимулируемую эмиссию в водородных спектрах и произвели первую демонстрацию стимулируемой эмиссии, а спустя три года Альфред Кастлер предложил использовать метод оптической накачки. Этот метод был экспериментально подтвержден через два года учеными Бросселем, Кастлером и Винтером.
Таким образом, до того, как появился лазер, учеными был создан Квантовый генератор. И в 1954 году Чарльз Таунс и Артур Шавлоу изобрели микроволновое увеличение стимулируемой эмиссией радиации, который назвали квантовым генератором. Во время опытов ученые использовали газ аммиака и микроволновую радиацию. Технология очень близка к оптическому лазеру, но не использует видимый свет. В конце марта 1959 года Чарльзу Таунсу и Артуру Шавлоу предоставили патент на квантовый генератор.
Квантовый генератор использовался, чтобы усилить радиосигналы и как ультрачувствительный датчик для разного рода исследований, например, космических. В 1958 году эти ученые теоретизировали и опубликовали работы о видимом лазере, изобретении, которое использовало инфракрасный и\или свет видимого спектра, однако, исследования не были возобновлены. Множество различных материалов может быть использовано в качестве лазеров. Некоторые, такие как рубиновый лазер, испускают короткий импульс лазерного света, в то время как другие, например, гелий-неоновый лазер, испускают непрерывный пучок света.