Τα λέιζερ υψηλής ισχύος αιχμής έχουν σημαντικές εφαρμογές στην επιστημονική έρευνα και σε τομείς της στρατιωτικής βιομηχανίας, όπως η επεξεργασία λέιζερ και η φωτοηλεκτρική μέτρηση. Το πρώτο λέιζερ στον κόσμο γεννήθηκε τη δεκαετία του 1960. Το 1962, ο McClung χρησιμοποίησε κυψέλη νιτροβενζολίου Kerr για να επιτύχει αποθήκευση ενέργειας και ταχεία απελευθέρωση, έτσι ώστε να αποκτήσει παλμικό λέιζερ με υψηλή ισχύ αιχμής. Η εμφάνιση της τεχνολογίας Q-switching είναι μια σημαντική ανακάλυψη στην ιστορία της ανάπτυξης λέιζερ υψηλής ισχύος αιχμής. Με αυτή τη μέθοδο, η ενέργεια λέιζερ συνεχούς ή ευρέος παλμού συμπιέζεται σε παλμούς με εξαιρετικά στενό χρονικό πλάτος. Η μέγιστη ισχύς του λέιζερ αυξάνεται κατά αρκετές τάξεις μεγέθους. Η τεχνολογία ηλεκτροοπτικής μεταγωγής Q έχει τα πλεονεκτήματα του μικρού χρόνου μεταγωγής, της σταθερής εξόδου παλμού, του καλού συγχρονισμού και της χαμηλής απώλειας κοιλότητας. Η μέγιστη ισχύς του λέιζερ εξόδου μπορεί εύκολα να φτάσει τις εκατοντάδες μεγαβάτ.

Η ηλεκτροοπτική μεταγωγή Q είναι μια σημαντική τεχνολογία για τη λήψη λέιζερ στενού πλάτους παλμού και υψηλής ισχύος αιχμής. Η αρχή του είναι να χρησιμοποιεί το ηλεκτρο-οπτικό αποτέλεσμα των κρυστάλλων για να επιτύχει απότομες αλλαγές στην απώλεια ενέργειας του συντονιστή λέιζερ, ελέγχοντας έτσι την αποθήκευση και την ταχεία απελευθέρωση της ενέργειας στην κοιλότητα ή στο μέσο λέιζερ. Η ηλεκτρο-οπτική επίδραση του κρυστάλλου αναφέρεται στο φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο ο δείκτης διάθλασης του φωτός στον κρύσταλλο αλλάζει με την ένταση του εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου του κρυστάλλου. Το φαινόμενο στο οποίο η μεταβολή του δείκτη διάθλασης και η ένταση του εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου έχουν γραμμική σχέση ονομάζεται γραμμική ηλεκτροοπτική ή Φαινόμενο Pockels. Το φαινόμενο ότι η μεταβολή του δείκτη διάθλασης και το τετράγωνο της ισχύος του εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου έχουν γραμμική σχέση ονομάζεται δευτερογενές ηλεκτροοπτικό φαινόμενο ή φαινόμενο Kerr.

Υπό κανονικές συνθήκες, το γραμμικό ηλεκτρο-οπτικό αποτέλεσμα του κρυστάλλου είναι πολύ πιο σημαντικό από το δευτερεύον ηλεκτρο-οπτικό αποτέλεσμα. Το γραμμικό ηλεκτροοπτικό φαινόμενο χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνολογία ηλεκτροοπτικής Q-switching. Υπάρχει και στους 20 κρυστάλλους με μη κεντροσυμμετρικές σημειακές ομάδες. Αλλά ως ιδανικό ηλεκτρο-οπτικό υλικό, αυτοί οι κρύσταλλοι δεν απαιτείται μόνο να έχουν ένα πιο εμφανές ηλεκτροοπτικό αποτέλεσμα, αλλά και κατάλληλο εύρος μετάδοσης φωτός, υψηλό κατώφλι βλάβης από λέιζερ και σταθερότητα φυσικοχημικών ιδιοτήτων, καλά χαρακτηριστικά θερμοκρασίας, ευκολία επεξεργασίας, και αν μπορεί να αποκτηθεί μονοκρύσταλλο με μεγάλο μέγεθος και υψηλή ποιότητα. Σε γενικές γραμμές, οι πρακτικοί ηλεκτρο-οπτικοί κρύσταλλοι μεταγωγής Q πρέπει να αποτιμώνται από τις ακόλουθες πτυχές: (1) αποτελεσματικός ηλεκτρο-οπτικός συντελεστής. (2) κατώφλι βλάβης λέιζερ. (3) εύρος μετάδοσης φωτός. (4) ηλεκτρική αντίσταση. (5) διηλεκτρική σταθερά. (6) φυσικές και χημικές ιδιότητες. (7) μηχανική ικανότητα. Με την ανάπτυξη της εφαρμογής και την τεχνολογική πρόοδο των συστημάτων λέιζερ μικρού παλμού, υψηλής συχνότητας επανάληψης και υψηλής ισχύος, οι απαιτήσεις απόδοσης των κρυστάλλων μεταγωγής Q συνεχίζουν να αυξάνονται.

Στο πρώιμο στάδιο της ανάπτυξης της τεχνολογίας ηλεκτρο-οπτικής μεταγωγής Q, οι μόνοι κρύσταλλοι που πρακτικά χρησιμοποιήθηκαν ήταν το νιοβικό λίθιο (LN) και το φωσφορικό δι-δευτέριο κάλιο (DKDP). Το κρύσταλλο LN έχει χαμηλό κατώφλι βλάβης λέιζερ και χρησιμοποιείται κυρίως σε λέιζερ χαμηλής ή μέσης ισχύος. Ταυτόχρονα, λόγω της καθυστερημένης τεχνολογίας προετοιμασίας κρυστάλλων, η οπτική ποιότητα του κρυστάλλου LN είναι ασταθής για μεγάλο χρονικό διάστημα, γεγονός που περιορίζει την ευρεία εφαρμογή του στα λέιζερ. Ο κρύσταλλος DKDP είναι κρύσταλλος δευτεριωμένου φωσφορικού οξέος διυδρογόνου καλίου (KDP). Έχει σχετικά υψηλό κατώφλι ζημιάς και χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτροοπτικά συστήματα λέιζερ μεταγωγής Q. Ωστόσο, ο κρύσταλλος DKDP είναι επιρρεπής σε υγρό και έχει μεγάλη περίοδο ανάπτυξης, γεγονός που περιορίζει την εφαρμογή του σε κάποιο βαθμό. Ο κρύσταλλος οξυφωσφορικού τιτανυλίου ρουβιδίου (RTP), κρύσταλλος μεταβορικού βαρίου (β-BBO), κρύσταλλος πυριτικού γαλλίου λανθανίου (LGS), κρύσταλλος τανταλικού λιθίου (LT) και κρύσταλλος τιτανυλφωσφορικού καλίου (KTP) χρησιμοποιούνται επίσης στην ηλεκτρομαγνητική επεξεργασία. συστήματα.

 Υψηλής ποιότητας κυψέλη DKDP Pockel κατασκευασμένη από την WISOPTIC (@1064nm, 694nm)