Laserele de mare putere de vârf au aplicații importante în domeniul cercetării științifice și al industriei militare, cum ar fi procesarea laser și măsurarea fotoelectrică. Primul laser din lume s-a născut în anii 1960. În 1962, McClung a folosit celula Kerr cu nitrobenzen pentru a obține stocarea energiei și eliberarea rapidă, astfel pentru a obține laser pulsat cu putere de vârf mare. Apariția tehnologiei Q-switching este o descoperire importantă în istoria dezvoltării laserului cu putere de vârf. Prin această metodă, energia laser cu impuls continuu sau larg este comprimată în impulsuri cu o lățime de timp extrem de îngustă. Puterea de vârf a laserului este crescută cu câteva ordine de mărime. Tehnologia electro-optică Q-switching are avantajele unui timp scurt de comutare, ieșire stabilă a impulsului, sincronizare bună și pierderi reduse de cavitate. Puterea de vârf a laserului de ieșire poate atinge cu ușurință sute de megawați.

Comutarea electro-optică Q este o tehnologie importantă pentru obținerea laserelor cu lățime îngustă a impulsului și cu putere de vârf ridicată. Principiul său este de a utiliza efectul electro-optic al cristalelor pentru a realiza modificări bruște ale pierderii de energie a rezonatorului laser, controlând astfel stocarea și eliberarea rapidă a energiei în cavitate sau mediul laser. Efectul electro-optic al cristalului se referă la fenomenul fizic în care indicele de refracție al luminii din cristal se modifică odată cu intensitatea câmpului electric aplicat al cristalului. Fenomenul în care modificarea indicelui de refracție și intensitatea câmpului electric aplicat au o relație liniară se numește electro-optică liniară sau Efectul Pockels. Fenomenul conform căruia indicele de refracție și pătratul intensității câmpului electric aplicat au o relație liniară se numește efect electro-optic secundar sau Efect Kerr.

În circumstanțe normale, efectul electro-optic liniar al cristalului este mult mai semnificativ decât efectul electro-optic secundar. Efectul electro-optic liniar este utilizat pe scară largă în tehnologia electro-optică Q-switching. Există în toate cele 20 de cristale cu grupuri de puncte non-centrosimetrice. Dar, ca material electro-optic ideal, aceste cristale nu trebuie doar să aibă un efect electro-optic mai evident, ci și o gamă adecvată de transmisie a luminii, un prag ridicat de deteriorare a laserului și stabilitatea proprietăților fizico-chimice, caracteristici bune de temperatură, ușurință în procesare, și dacă se poate obține un singur cristal cu dimensiuni mari și de înaltă calitate. În general, cristalele practice electro-optice Q-switching trebuie evaluate din următoarele aspecte: (1) coeficient electro-optic efectiv; (2) pragul de deteriorare laser; (3) raza de transmisie a luminii; (4) rezistivitate electrică; (5) constantă dielectrică; (6) proprietăți fizice și chimice; (7) prelucrabilitate. Odată cu dezvoltarea aplicațiilor și a progresului tehnologic al sistemelor cu puls scurt, frecvență mare de repetiție și cu laser de mare putere, cerințele de performanță ale cristalelor cu comutare Q continuă să crească.

În stadiul incipient al dezvoltării tehnologiei electro-optice Q-switching, singurele cristale utilizate practic au fost niobat de litiu (LN) și fosfat de dideuteriu de potasiu (DKDP). Cristalul LN are un prag scăzut de deteriorare a laserului și este utilizat în principal la laserele de putere mică sau medie. În același timp, din cauza retrogradării tehnologiei de preparare a cristalelor, calitatea optică a cristalului LN a fost instabilă de mult timp, ceea ce limitează și aplicarea sa largă în lasere. Cristalul DKDP este un cristal de dihidrogen de potasiu (KDP) acid fosforic deuterat. Are un prag de deteriorare relativ ridicat și este utilizat pe scară largă în sistemele laser cu comutare Q electro-optică. Cu toate acestea, cristalul DKDP este predispus la deliquescent și are o perioadă lungă de creștere, ceea ce îi limitează într-o anumită măsură aplicarea. Cristalul de rubidiu titanil oxifosfat (RTP), cristalul de metaborat de bariu (β-BBO), cristalul de silicat de lantan galiu (LGS), cristalul de tantalat de litiu (LT) și cristalul de titanil fosfat de potasiu (KTP) sunt de asemenea utilizate în comutarea cu laser electro-optic. sisteme.

 Celulă DKDP Pockels de înaltă calitate realizată de WISOPTIC (@1064nm, 694nm)