U tranzistorima se koristi posebno svojstvo jedne vrste materijala poznatih pod nazivom - poluvodiči. Električna struja prenosi se pokretanjem elektrona i obični metali, kao što je npr. bakar, su dobri vodiči električne struje zbog toga jer njihovi elektroni nisu čvrsto vezani za jezgru atoma, nego su slobodni, u polju pozitivnog naboja jezgre. Neke druge tvari, kao npr. guma, su izolatori –slabi vodiči električne energije- zbog toga jer se njihovi elektroni ne mogu kretati slobodno. Poluvodiči, kao što im i samo ime kaže, nalaze se negdje između; oni se obično ponašaju više kao izolatori, ali pod nekim uvjetima mogu voditi električnu energiju.
U početku su se istraživanja poluvodiča koncentrirala na proučavanje silicija. Međutim sam silicij ne može emitirati svjetlost. Pronalazak tranzistora 1948. godine u Bell Laboratories od strane Wiliama Schockleya, Waltera Brattaina i Johna Bardeena stimulirao je istraživanja na ostalim poluvodičima. On je također osigurao konceptualni okvir koji će na kraju dovesti do razumijevanja emisije svjetlosti u poluvodičima. 1952. godine Heinrich Welker iz Siemensa u Njemačkoj, ukazao je da se potencijalno korisne elektroničke naprave mogu izraditi od poluvodiča sastavljenih od elemenata III i IV grupe periodnog sustava. Jedan od takvih poluvodiča, galij arsenid, GaAs, postao je jako važan u potrazi za efikasnim laserom koji bi se mogao koristiti u komunikacijama. Cijeli je niz fundamentalnih istraživanja koja su morala prethoditi korištenju GaAs kao osnove za poluvodički laser: studije o naraštanju kristala visoke čistoće sloj po sloj, istraživanje defekata, dapanda (nečistoće dodane čistoj tvari radi mijenjana njenih svojstva) i analize utjecaja topline na stabilnost spoja. Slijedeći napretke u tim granama, grupa istraživača zaposlenih u General Electric, IBM, i Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Tecghnology, razvila je 1962. GaAs laser.
Međutim, jedan stari problem još uvijek je postojao: pregrijavanje. Laseri koji su napravljeni od jednog poluvodiča, obično GaAs, nisu jako efikasni. Oni još uvijek za pokretanje laserske akcije trebaju mnogo električne struje zbog čega se jako brzo pregriju, te je ponovo moguć samo pulsni režim rada lasera koji nije pogodan za primjenu u komunikacijama. Fizičari su isprobavali razne metode odvođenja topline –npr. stavljali su drugi materijal koji je bio dobar vodič topline na površinu lasera, ali sve je bilo bezuspješno. 1963. godine Herbert Koemer sa University of Colorado predložio je drugačiju metodu izrade poluvodičkog lasera –treba napraviti laser koji se sastoji od sendviča poluvodiča, s tankim aktivnim slojem umetnutim između dvije ploče različitog materijala. Za postizanje laserske akcije unutar tankog aktivnog sloja potrebno je malo električne energije, pa se i zagrijavanje poluvodiča može držati na kontroliranom nivou.
Takvi, slojeviti, laseri se ne mogu izraditi jednostavnim umetanjem aktivnog sloja između ploča drugog materijala, kao što npr. umećemo sir među dvije kriške kruha. Atomi u poluvodičkom kristalu formiraju tzv. rešetku, a elektroni osiguravaju vezu između atoma. Da bi se napravio višeslojni poluvodički laser s potrebnim vezama između atoma, potrebno je da poluvodički kristal izrasta kao cjelovita jedinica nazvana višeslojni kristal.
 

1967. godine istraživači Morton Panish i Izuo Hayashi iz Bell Laboratories predložili su mogućnost stvaranja prikladnog višeslojnog kristala koristeći modificirani oblik GaAs, u kojem bi se neki atomi galija zamijenili atomima aluminija, proces nazvan dopiranje. Međuatomski razmak u modificiranom spoju GaAs razlikovao bi se od međuatomskog razmaka u spoju čistog GaAs za svega 1 promil. Istraživači su pretpostavili da bi se naraštanjem kristala s obje strane GaAs laserska akcija u AlGaAs ograničila samo unutar tankog sloja GaAs. Nakon nekoliko godina rada, put do lasera "čvrstog stanja" –malene poluvodičke naprave koja radi na sobnoj temperaturi- bio je otvoren.
Za razvoj komunikacija preostala je jedna važna prepreka: kako prenositi svjetlosne signale na velike udaljenosti. Radio valovi velikih valnih duljina putuju slobodno zrakom, prodirući s lakoćom kroz maglu i veliku kišu. Kratkovalno lasersko svjetlo odbija se od kapljica vodene pare i drugih čestica koje se nalaze u atmosferi, do takvog stupnja da to uzrokuje njegovo raspršenje ili potpuno gušenje. Znači, magloviti bi dan mogao uzrokovati prekid komunikacijskih veza ostvarenih putem lasera. Svjetlost, za svoje širenje na velike udaljenosti treba vodič analogan telefonskim linijama.