Os lasers de alta potência de pico têm aplicações importantes na pesquisa científica e nos campos da indústria militar, como processamento a laser e medição fotoelétrica. O primeiro laser do mundo nasceu em 1960. Em 1962, McClung usou a célula de nitrobenzeno Kerr para conseguir armazenamento de energia e liberação rápida, obtendo assim o laser pulsado com alta potência de pico. O surgimento da tecnologia de comutação Q é um avanço importante na história do desenvolvimento do laser de alta potência de pico. Por este método, a energia do laser de pulso contínuo ou amplo é comprimida em pulsos com largura de tempo extremamente estreita. A potência de pico do laser é aumentada em várias ordens de magnitude. A tecnologia eletro-óptica de comutação Q tem as vantagens de curto tempo de comutação, saída de pulso estável, boa sincronização e baixa perda de cavidade. A potência de pico do laser de saída pode facilmente atingir centenas de megawatts.

A comutação Q eletro-óptica é uma tecnologia importante para a obtenção de lasers de largura de pulso estreita e alta potência de pico. Seu princípio é utilizar o efeito eletro-óptico dos cristais para obter mudanças abruptas na perda de energia do ressonador a laser, controlando assim o armazenamento e a rápida liberação da energia na cavidade ou meio laser. O efeito eletro-óptico do cristal se refere ao fenômeno físico no qual o índice de refração da luz no cristal muda com a intensidade do campo elétrico aplicado ao cristal. O fenômeno no qual a mudança do índice de refração e a intensidade do campo elétrico aplicado têm uma relação linear é denominado eletro-óptica linear ou Efeito de Pockels. O fenômeno de que a mudança do índice de refração e o quadrado da intensidade do campo elétrico aplicado têm uma relação linear é chamado de efeito eletro-óptico secundário ou Efeito Kerr.

Em circunstâncias normais, o efeito eletro-óptico linear do cristal é muito mais significativo do que o efeito eletro-óptico secundário. O efeito eletro-óptico linear é amplamente utilizado na tecnologia de comutação Q eletro-óptica. Ele existe em todos os 20 cristais com grupos de pontos não centrosimétricos. Mas, como material eletro-óptico ideal, esses cristais não só precisam ter um efeito eletro-óptico mais óbvio, mas também faixa de transmissão de luz apropriada, alto limite de danos do laser e estabilidade das propriedades físico-químicas, boas características de temperatura, facilidade de processamento, e se um único cristal com tamanho grande e alta qualidade pode ser obtido. De um modo geral, os cristais eletro-ópticos práticos de Q-switching precisam ser avaliados a partir dos seguintes aspectos: (1) coeficiente eletro-óptico efetivo; (2) limite de dano do laser; (3) alcance de transmissão de luz; (4) resistividade elétrica; (5) constante dielétrica; (6) propriedades físicas e químicas; (7) usinabilidade. Com o desenvolvimento da aplicação e o avanço tecnológico dos sistemas de pulso curto, alta frequência de repetição e laser de alta potência, os requisitos de desempenho dos cristais Q-switching continuam a aumentar.

No estágio inicial do desenvolvimento da tecnologia eletro-óptica de Q-switching, os únicos cristais usados ​​na prática eram o niobato de lítio (LN) e o fosfato di-deutério de potássio (DKDP). O cristal LN tem baixo limite de dano do laser e é usado principalmente em lasers de baixa ou média potência. Ao mesmo tempo, devido ao retrocesso da tecnologia de preparação de cristal, a qualidade óptica do cristal LN tem sido instável por um longo tempo, o que também limita sua ampla aplicação em lasers. O cristal DKDP é um cristal de ácido fosfórico dihidrogênio de potássio (KDP) deuterado. Ele tem um limite de dano relativamente alto e é amplamente utilizado em sistemas de laser Q-switching eletro-óptico. No entanto, o cristal DKDP é propenso a deliquescência e tem um longo período de crescimento, o que limita sua aplicação em certa medida. Cristal de titaniloxifosfato de rubídio (RTP), cristal de metaborato de bário (β-BBO), cristal de silicato de lantânio e gálio (LGS), cristal de tantalato de lítio (LT) e cristal de titanil fosfato de potássio (KTP) também são usados ​​no laser de comutação Q eletro-óptica sistemas.

 Célula Pockels DKDP de alta qualidade feita por WISOPTIC (@ 1064nm, 694nm)