Q-スイッチングは、高強度、短パルスのレーザー放射を生成する方法です。--その基本的な動作原理は次のとおりです。まず、利得媒体は光ポンピングされますが、共振空洞は高損失レベル (つまり、低い Q-) に維持されます。したがって、エネルギーをレーザー光の形で取り出すことはできません。この損失を調整するために使用される方法は、アクティブまたはパッシブに大別できます。その後、共振空洞内の損失が急激に減少します。この時点で、ゲインがキャビティ損失を大幅に超え、キャビティ内パワーが指数関数的に増加します。-通常はゲイン媒体の微弱な蛍光から始まり、ゲインが飽和してパワーが再び減衰し始めるまで{11}}。
このような光パルスの生成により、利得媒体内に蓄積されたエネルギーの大部分を抽出することが可能になります。高いパルスエネルギーを達成するには、利得媒体がかなりのエネルギーを蓄積する能力を備えていなければなりません。これには、長い上部状態の寿命、高密度のレーザー活性イオンまたは原子、および過度に高くない利得効率が必要です。-この後者の要件は非常に重要です。そうしないと、増幅自然放出 (ASE) によってエネルギー貯蔵が制限されるため、早期のレーザー発振を防ぐために非常に高い初期キャビティ損失が必要になります。 Q- スイッチ レーザーに最も一般的に使用される利得媒体は、希土類-土-をドープした結晶とガラスです。したがって、固体レーザーは最も普及しているタイプの Q- スイッチ システムです。それにもかかわらず、ファイバーレーザーは Q- スイッチ動作用に構成することもでき、ファイバー増幅器と組み合わせると、非常に高い平均パワーを供給できます。
アクティブ Q- スイッチングとパッシブ Q- スイッチング: アクティブ Q- スイッチングには通常、共振空洞内に音響光学変調器が組み込まれており、空洞損失を能動的に変調します。 RF 信号によって駆動される音響光学変調器は、光ビームを 1 次回折によって共振空洞から出させ、それによって重大な損失をもたらします。-。 RF 信号が一時的にオフになると、パルスが生成されます。高い繰り返し率を達成するには、Q- スイッチが繰り返しトリガーされている間、利得媒体は継続的にポンピングする必要があります。逆に、最大のパルスエネルギーを得るには、低い繰り返し率と組み合わせたパルスポンピング（フラッシュランプポンピングなど）が必要です。
パッシブ Q- スイッチングでは、アクティブ変調器の代わりに可飽和吸収体を使用します。例えば、Nd:YAG レーザーは Cr4+:YAG 結晶を可飽和吸収体として利用できます。他の可飽和吸収体結晶はさまざまな波長に合わせて選択できますが、半導体可飽和吸収体ミラー (SESAM) は広範囲の動作波長に適しています。
