Podstawą do powołania Instytutu Elektroniki Kwantowej były osiągnięcia w zakresie budowy laserów i urządzeń laserowych. W skład IEK weszła Katedra Podstaw Radiotechniki kierowana wówczas przez ppłk. dr. inż. Zbigniewa Puzewicza oraz kilku pracowników Katedry Urządzeń Mikrofalowych. Powołany IEK składał się z nieetatowych zakładów oraz etatowej Katedry Układów Elektronicznych i Elektroniki Kwantowej (KUEiEK), której szefem do 1975 r. był płk prof. dr inż. Zbigniew Puzewicz. Zadaniem zakładów IEK było poznawanie zjawisk fizycznych związanych z promieniowaniem laserowym, rozwijanie technologii i budowa laserów oraz urządzeń laserowych na potrzeby medycyny, metrologii, technologii oraz obronności, natomiast głównym zadaniem KUEiEK było prowadzenie działalności dydaktycznej. Wraz z powołaniem IEK rozpoczął się proces pozyskiwania kadry naukowej z zewnątrz. Proces ten kontynuowany był do końca roku 1970, powodując wzrost zatrudnienia, które w połowie lat 70. wynosiło ponad 460 pracowników.
Zespół kierowany przez prof. Z. Puzewicza zdobył w tym czasie wiele nagród:
- nagroda zespołowa III stopnia Ministra Obrony Narodowej za „Skonstruowanie lasera helowo-neonowego” (1963);
- zespołowa nagroda państwowa II stopnia za „Opracowanie, wykonanie i wprowadzenie do produkcji laserów molekularnych dużej mocy” (1968);
- nagroda zespołowa II stopnia Ministra Obrony Narodowej za „Prace w zakresie sprzętu specjalnego wojsk” (1968);
- nagroda zespołowa II stopnia Ministra Obrony Narodowej za „Prace naukowo–badawcze, zaprojektowanie, zbudowanie i uruchomienie pierwszego w kraju laserowego zestawu dużej mocy” (1972);
- nagroda Ministra Nauki Szkolnictwa Wyższego i Techniki oraz Prezesa PAN za „Uzyskanie wysokotemperaturowej plazmy dla mikrosyntezy” (1973);
- nagroda indywidualna Ministra Nauki Szkolnictwa Wyższego i Techniki oraz Prezesa PAN za „Kierowanie zespołem i udział w opracowaniu modeli dwóch rodzajów impulsowych laserów energetycznych dużej mocy;
- laser molekularny na dwutlenku węgla o ciśnieniu atmosferycznym (o mocy 3 GW i energii 200 J) i laser na ciele stałym/szkło neodymowe” (1973);
- nagroda zespołowa I stopnia Ministra Obrony Narodowej za „Opracowanie trenażerów radiolokacyjnych i laserowych” (1973);
- zespołowa nagroda państwowa I stopnia za „Udział w pracach nad wytwarzaniem wysokotemperaturowej plazmy i nad laserową mikrosyntezą termojądrową” (1974).
Nowo utworzony IEK mieścił się głównie w budynku 45 obecnego Wydziału Elektroniki. Zaistniał więc problem siedziby Instytutu. Komendant IEK podjął działania, zdobył środki i stworzył nową infrastrukturę Instytutu. Powstał nie tylko budynek 136, który od 1974 r. stał się główną siedzibą IEK, ale również część budynków, które stały się później własnością Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy. Budynek 136 do dnia dzisiejszego jest siedzibą dyrekcji Instytutu Optoelektroniki.
Istotną cechą prowadzonych w IEK badań była współpraca ze specjalistami z różnych dziedzin, co owocowało powstaniem nowych urządzeń. Tak narodziły się demonstrowane i wykorzystywane już w 1965 r. obrabiarki laserowe do wykonywania mikroskopijnych otworów oraz koagulatory do przyklejania siatkówki oka. Okulistyczne koagulatory laserowe były pierwszymi urządzeniami tego typu produkowanymi w Europie. W latach 1964-1978 w Klinice Chorób Oczu w Warszawie zoperowano około 6000 pacjentów, a liczba zabiegów chirurgicznych koagulacji laserowych wyniosła ok. 20 000. Koagulator laserowy do chirurgii okulistycznej został opatentowany przez zespół prof. Z. Puzewicza w 1965 r.
W tym czasie urządzenia laserowe stają się synonimem postępu. Instytutowi Elektroniki Kwantowej zostaje zlecone przygotowanie krajowego programu węzłowego na lata 1971-1975, a następnie kierowanie tym programem. Obejmowało to koordynację zarówno badań zjawisk fizycznych prowadzonych przez kilkadziesiąt placówek naukowych, jak i opracowanie technologii produkcji trwałych i niezawodnych konstrukcji laserowych różnego typu.