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十七世紀中葉，科學家對光學現象進行了系統的研究，隨即就開始了關於光的本性問題的分析。最先研究這個問題的是法國哲學家、物理學家、數學家笛卡兒（R.Descartes,1596——1650）。他的觀點兼具微粒說和波動說兩種特徵。十七世紀七十至八十年代，牛頓（I.Newton,1642——1727）多次向皇家學會提交有關光學的論文。他繼承了笛卡兒的微粒觀點，系統地提出了光的微粒學說。從十七世紀末開始，光的微粒說在英國、法國以及中歐一些國家廣為傳播。1655年，義大利物理學家格裡馬第（F.M.Gri Grimaldi,1618——1663）首先明確提出了光是波動的觀點。他在研究光的衍射現象時提出，光可以象水波繞過障礙物一樣繞過物體。同樣，胡克（R.Hook,1635——1703）提出，光是一種快速的小振幅振動，以球面波的形式向四面八方傳播。惠更斯（C.Huygens,1692—1695）在1678年和1682年兩次向法家科學院提交論文《論光》、使光的波動形成系統的理論。光的微粒說與波動說的直接爭論主要是在牛頓和胡克之間進行的。從1672年，牛頓在《哲學會報》上發表關於光的微粒說觀點的論文之後，胡克、盧卡斯、利尼斯等人就相繼多次發表評論，反對光的微粒說。1675年之後，惠更斯、萊布尼茲、伯努利兄弟等也加入了爭論。1728年，布拉德雷發現了光行差現象。由於這一現象用光的微粒很容易地得到了解釋，加上波動說的主要擁護者胡克、惠更斯已經逝世，因此，光的微粒說首先在英國傳播。後來，法國百科全書派宣傳微粒說，使之在法國和整個歐洲大陸逐漸佔據了統治地位。1801年，湯瑪斯揚（W.T.Young,1773——1829）在皇家學會宣讀了《關於薄片顏色》的論文，重新肯定了波動說。菲涅耳（A.J.Fresnel,1788——1827）在1818年為法國科學院寫了一篇懸賞徵文，用波動說的觀點很好地解釋了光的干涉現象，使波動說在法國開始興起。而湯瑪斯揚則被英國的輿論壓制了二十年。1808年，馬呂斯發現了光的偏振現象，引起了對光的波動說的批評。湯瑪斯揚經過數年的研究，提出了光是橫波的觀點，糾正了惠更斯以來認為光是縱波的傳統見解，使光的波動說更加完善。1850年，傅科（J.L.Foucault）測得光在水中的速度小於光在空氣中的速度，用實驗證明了波動說對光速的預言的正確性，否定了微粒說預言。到現在為止，這兩種學說的爭論也沒有結束。二十世紀以來，用量子論解釋某些非性線晶體發光現象，使人們對光的本性加深了認識。[1]
光量子概念的形成：為解釋黑體輻射問題，普朗克借助威恩位移定律斷定，不同頻率振子的能量單元不具有同樣的大小，它們的大小是和頻率γ成比例的，其比例常數為h ,稱之為“作用基元量子”，或稱為“作用量子”，我們稱為普朗克常數。這時，能量子ε，即振子各能級的差就可表示成：ε＝hγ
這就是著名的普朗克關係式。普朗克於 1900年12月14日，在德國物理學會的會議上公佈了他這個與經典觀念極不一致的結果，終於打破了認為“自然無飛躍”的古老觀念，開創了物理學的又一個新時代──量子論時代。
普朗克已經敲開了量子世界的大門，他完全可以大膽地闖進門去，摘取更多豐碩的果實。他不僅可以利用量子概念解釋黑體輻射現象，而且還可以進一步把這個概念用到其他的研究領域，解釋更多經典理論難以解釋的事實，預言更多的新現象。可惜的是普朗克猶豫了，他只是把量子概念看成是解決黑體輻射問題的一個形式上的假說，也就是說，他當時並沒有瞭解量子概念具有的更深遠的物理意義。
1905年，就在普朗克猶豫徘徊，而當時大多數物理學家對他的量子假說不以為然的時候，愛因斯坦卻在德國權威的《物理學年鑒》雜誌上發表了一篇題為關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點的論文，當時他不過是一個名不見經傳的伯恩專利局的三級技術員。他在這篇論文中明確地提出了光量子的概念，不僅成功地解釋了包括光電效應在內的一系列有關光的產生和轉化的問題，從而大大地推廣了普朗克量子概念的應用範圍，而且暗示著光既有波動性，又有粒子性。[2]
光量子理論存在的局限性：20世紀90年代以來，各國實驗物理學家先後發現在非線性晶體中光量子具有光合成和分解的光學特性。即在有的非線性晶體中，由於光學材料中的非線性相互作用，可以使得某一特定頻率的入射鐳射轉變成另一頻率的光。如果入射光含有多個頻率，實驗發現：新形成的光將包括入射光頻率的和或差。這一頻率轉換的過程可用下面的光子圖像來描述：在非線性晶體中，一份紫外光量子（高能）可以自發衰變成兩份紅外（低能）光量子（下轉換）。這一過程中，能量和動量守恆只允許某一特定頻率的光組合。在非線性晶體中。一份（個）光量子（光子）通過自發的下轉換過程衰變成兩份（個）紅外低能光量子（光子），這是到目前為止最好的糾纏光子對源。在非線性晶體中，紅外泵浦源發出的光可以轉變成可見光。即這種非線性晶體可以吸收幾份（個）低能光量子（光子），然後發射一份（個）高能光量了（光子）（上轉換）。在實驗上，利用紅外光通過這種非線性晶體實現了上轉換成紅、綠、藍光，這意味著將來有可能實現用於鐳射顯示器的光譜。現在，國內外的實驗室利用非線性晶體材料構造成功了光學合成器，它可以產生極窄帶的光，這些光從紅外到紫外很寬的波段範圍內可以調諧。在實驗上，進展很快，有一些光合成器已經研製成功。[3]然而，在理論上尚未搞清楚其合成機理；用傳統的光量子理論是不能完全解釋的。要想把光的“上轉換”、“下轉換”機理從物理意義上解釋清楚，必然就要涉及光的根本屬性及光的合成和分解在原子內部電子上的產生機制和產生過程。因此，對光量子理論將會有新認識和新發展。
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