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十七世纪中叶，科学家对光学现象进行了系统的研究，随即就开始了关于光的本性问题的分析。最先研究这个问题的是法国哲学家、物理学家、数学家笛卡儿（R.Descartes,1596——1650）。他的观点兼具微粒说和波动说两种特征。十七世纪七十至八十年代，牛顿（I.Newton,1642——1727）多次向皇家学会提交有关光学的论文。他继承了笛卡儿的微粒观点，系统地提出了光的微粒学说。从十七世纪末开始，光的微粒说在英国、法国以及中欧一些国家广为传播。1655年，义大利物理学家格里马第（F.M.Gri Grimaldi,1618——1663）首先明确提出了光是波动的观点。他在研究光的衍射现象时提出，光可以象水波绕过障碍物一样绕过物体。同样，胡克（R.Hook,1635——1703）提出，光是一种快速的小振幅振动，以球面波的形式向四面八方传播。惠更斯（C.Huygens,1692—1695）在1678年和1682年两次向法家科学院提交论文《论光》、使光的波动形成系统的理论。光的微粒说与波动说的直接争论主要是在牛顿和胡克之间进行的。从1672年，牛顿在《哲学会报》上发表关于光的微粒说观点的论文之后，胡克、卢卡斯、利尼斯等人就相继多次发表评论，反对光的微粒说。1675年之后，惠更斯、莱布尼兹、伯努利兄弟等也加入了争论。1728年，布拉德雷发现了光行差现象。由于这一现象用光的微粒很容易地得到了解释，加上波动说的主要拥护者胡克、惠更斯已经逝世，因此，光的微粒说首先在英国传播。后来，法国百科全书派宣传微粒说，使之在法国和整个欧洲大陆逐渐占据了统治地位。1801年，汤玛斯扬（W.T.Young,1773——1829）在皇家学会宣读了《关于薄片颜色》的论文，重新肯定了波动说。菲涅耳（A.J.Fresnel,1788——1827）在1818年为法国科学院写了一篇悬赏征文，用波动说的观点很好地解释了光的干涉现象，使波动说在法国开始兴起。而汤玛斯扬则被英国的舆论压制了二十年。1808年，马吕斯发现了光的偏振现象，引起了对光的波动说的批评。汤玛斯扬经过数年的研究，提出了光是横波的观点，纠正了惠更斯以来认为光是纵波的传统见解，使光的波动说更加完善。1850年，傅科（J.L.Foucault）测得光在水中的速度小于光在空气中的速度，用实验证明了波动说对光速的预言的正确性，否定了微粒说预言。到现在为止，这两种学说的争论也没有结束。二十世纪以来，用量子论解释某些非性线晶体发光现象，使人们对光的本性加深了认识。[1]
光量子概念的形成：为解释黑体辐射问题，普朗克借助威恩位移定律断定，不同频率振子的能量单元不具有同样的大小，它们的大小是和频率γ成比例的，其比例常数为h ,称之为“作用基元量子”，或称为“作用量子”，我们称为普朗克常数。这时，能量子ε，即振子各能级的差就可表示成：ε＝hγ
这就是著名的普朗克关系式。普朗克于 1900年12月14日，在德国物理学会的会议上公布了他这个与经典观念极不一致的结果，终于打破了认为“自然无飞跃”的古老观念，开创了物理学的又一个新时代──量子论时代。
普朗克已经敲开了量子世界的大门，他完全可以大胆地闯进门去，摘取更多丰硕的果实。他不仅可以利用量子概念解释黑体辐射现象，而且还可以进一步把这个概念用到其他的研究领域，解释更多经典理论难以解释的事实，预言更多的新现象。可惜的是普朗克犹豫了，他只是把量子概念看成是解决黑体辐射问题的一个形式上的假说，也就是说，他当时并没有了解量子概念具有的更深远的物理意义。
1905年，就在普朗克犹豫徘徊，而当时大多数物理学家对他的量子假说不以为然的时候，爱因斯坦却在德国权威的《物理学年鉴》杂志上发表了一篇题为关于光的产生和转化的一个启发性观点的论文，当时他不过是一个名不见经传的伯恩专利局的三级技术员。他在这篇论文中明确地提出了光量子的概念，不仅成功地解释了包括光电效应在内的一系列有关光的产生和转化的问题，从而大大地推广了普朗克量子概念的应用范围，而且暗示著光既有波动性，又有粒子性。[2]
光量子理论存在的局限性：20世纪90年代以来，各国实验物理学家先后发现在非线性晶体中光量子具有光合成和分解的光学特性。即在有的非线性晶体中，由于光学材料中的非线性相互作用，可以使得某一特定频率的入射镭射转变成另一频率的光。如果入射光含有多个频率，实验发现：新形成的光将包括入射光频率的和或差。这一频率转换的过程可用下面的光子图像来描述：在非线性晶体中，一份紫外光量子（高能）可以自发衰变成两份红外（低能）光量子（下转换）。这一过程中，能量和动量守恒只允许某一特定频率的光组合。在非线性晶体中。一份（个）光量子（光子）通过自发的下转换过程衰变成两份（个）红外低能光量子（光子），这是到目前为止最好的纠缠光子对源。在非线性晶体中，红外泵浦源发出的光可以转变成可见光。即这种非线性晶体可以吸收几份（个）低能光量子（光子），然后发射一份（个）高能光量了（光子）（上转换）。在实验上，利用红外光通过这种非线性晶体实现了上转换成红、绿、蓝光，这意味着将来有可能实现用于镭射显示器的光谱。现在，国内外的实验室利用非线性晶体材料构造成功了光学合成器，它可以产生极窄带的光，这些光从红外到紫外很宽的波段范围内可以调谐。在实验上，进展很快，有一些光合成器已经研制成功。[3]然而，在理论上尚未搞清楚其合成机理；用传统的光量子理论是不能完全解释的。要想把光的“上转换”、“下转换”机理从物理意义上解释清楚，必然就要涉及光的根本属性及光的合成和分解在原子内部电子上的产生机制和产生过程。因此，对光量子理论将会有新认识和新发展。
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