量子级联激光器（QCL）是一种基于量子阱子带间电子跃迁的单极性半导体激光器。量子级联激光器通常可分为超晶格QCL、量子阱QCL两大类，其中超晶格QCL功能类似于4能级激光器，超晶格QCL作用更类似于3能级激光器。
量子级联激光器是中红外波段重要的激光光源，具有跃迁能量差小、灵敏度高、检测速度快等特点。近年来，可见光、近红外激光器市场日趋饱和，中远红外激光器成为激光器领域发展新蓝海，而中远红外量子级联激光器作为最具潜力的中远红外激光光源，市场空间也不断扩大。
量子级联激光器最早出现于1994年，得益于新材料、新技术的引入，量子级联激光器发射范围逐渐扩大，应用场景也随之扩展，涉及到高光谱成像（HSI）、痕量气体检测、激光制导、红外光电对抗、气体传感、自由空间通信、医学诊断、材料分析等多个领域。未来随着成本下降、发射范围扩大，量子级联激光器应用将更加广泛。
量子级联激光器应用分为军用和民用两部分，其中军用主要集中在红外光电对抗、激光制导、激光雷达等场景。在军用量子级联激光器方面，美国产品体系和产业链布局完善，在全球处于领先水平。我国军用量子级联激光器研究较少，应用技术发展水平与美国相比存在较大差距，商业化产品极少。
可调谐中红外量子级联激光器是目前量子级联激光器领域研究热点之一，其具有频率可调谐、单纵模等特点。可调谐中红外量子级联激光器实现方式有分布布拉格反射（DBR）光栅、分布反馈（DFB）光栅、外腔衍射光栅等。
量子级联激光器技术壁垒极高，全球市场参与者以美国公司居多，国内主要是科研院校及单位开展量子级联激光器相关研究，包括中科院半导体所、中国科学院上海微系统与信息技术研究所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所等，产业化发展较为滞后。
全球范围内，量子级联激光器市场布局企业包括美国Thorlabs、美国Emerson Electric、美国Block MEMS、美国Pranalytica、美国AdTech Optics、日本滨松光子、瑞士AlpesLaser、法国mirSense、英国Eluxi、德国MG Optical等。