自己組織化で形成される半導体量子ドット（→「量子サイズ効果」）を用い、さまざまな光デバイスが実現されている。ドットの均一化、高密度化を図り、さらに積層構造などを利用した低しきい値レーザーや、逆に量子ドットのサイズのばらつきを利用した広帯域量子ドット光増幅デバイスなども期待される。特に、量子ドットレーザー（quantum dot laser）はゼロ次元性から来る温度に依存しない特性、高効率、高速動作など従来の半導体レーザーにはない利点がある。フォトニック結晶との組み合わせで、超低しきい値で発振するレーザーも期待される（→「三次元フォトニック結晶」）。