Lasere med høj spidseffekt har vigtige anvendelser inden for videnskabelig forskning og militærindustri, såsom laserbehandling og fotoelektrisk måling. Verdens første laser blev født i 1960'erne. I 1962 brugte McClung nitrobenzen Kerr-celle til at opnå energilagring og hurtig frigivelse, således at opnå pulserende laser med høj spidseffekt. Fremkomsten af ​​Q-switching-teknologi er et vigtigt gennembrud i historien om laserudvikling med høj spidseffekt. Ved denne metode komprimeres kontinuerlig eller bred puls laserenergi til pulser med ekstremt snæver tidsbredde. Laserspidseffekten øges med flere størrelsesordener. Den elektro-optiske Q-switching-teknologi har fordelene ved kort koblingstid, stabil pulsudgang, god synkronisering og lavt hulrumstab. Udgangslaserens spidseffekt kan nemt nå hundredvis af megawatt.

Elektro-optisk Q-switching er en vigtig teknologi til at opnå lasere med smal pulsbredde og høj spidseffekt. Dens princip er at bruge den elektro-optiske effekt af krystaller til at opnå bratte ændringer i laserresonatorens energitab, og derved kontrollere lagringen og den hurtige frigivelse af energien i hulrummet eller lasermediet. Krystallens elektro-optiske effekt refererer til det fysiske fænomen, hvor lysets brydningsindeks i krystallen ændres med intensiteten af ​​det påførte elektriske felt af krystallen. Fænomenet, hvor brydningsindeksændringen og intensiteten af ​​det påførte elektriske felt har et lineært forhold, kaldes lineær elektro-optik eller Pockels Effect. Fænomenet, at brydningsindeksændringen og kvadratet af den påførte elektriske feltstyrke har en lineær sammenhæng, kaldes den sekundære elektro-optiske effekt eller Kerr-effekten.

Under normale omstændigheder er den lineære elektro-optiske effekt af krystallen meget mere signifikant end den sekundære elektro-optiske effekt. Den lineære elektro-optiske effekt er meget udbredt i elektro-optisk Q-switching-teknologi. Det findes i alle 20 krystaller med ikke-centrosymmetriske punktgrupper. Men som ideelt elektro-optisk materiale kræves disse krystaller ikke kun for at have en mere indlysende elektro-optisk effekt, men også passende lystransmissionsområde, høj laserskadetærskel og stabilitet af fysisk-kemiske egenskaber, gode temperaturegenskaber, let behandling, og om enkeltkrystal med stor størrelse og høj kvalitet kan opnås. Generelt set skal praktiske elektro-optiske Q-switching-krystaller vurderes ud fra følgende aspekter: (1) effektiv elektro-optisk koefficient; (2) laserskadetærskel; (3) lystransmissionsområde; (4) elektrisk resistivitet; (5) dielektrisk konstant; (6) fysiske og kemiske egenskaber; (7) bearbejdelighed. Med udviklingen af ​​applikationer og teknologiske fremskridt inden for kort puls, høj gentagelsesfrekvens og højeffektlasersystemer fortsætter ydeevnekravene for Q-switching-krystaller med at stige.

I den tidlige fase af udviklingen af ​​elektro-optisk Q-switching-teknologi var de eneste praktisk anvendte krystaller lithiumniobat (LN) og kaliumdi-deuteriumphosphat (DKDP). LN-krystal har lav laserskadetærskel og bruges hovedsageligt i lasere med lav eller medium effekt. Samtidig har den optiske kvalitet af LN-krystal været ustabil i lang tid på grund af krystalpræparationsteknologiens baglæns, hvilket også begrænser dens brede anvendelse i lasere. DKDP krystal er deutereret phosphorsyre kaliumdihydrogen (KDP) krystal. Det har en relativt høj skadetærskel og er meget udbredt i elektro-optiske Q-switching lasersystemer. Imidlertid er DKDP-krystal tilbøjelig til at udvande og har en lang vækstperiode, hvilket begrænser dets anvendelse til en vis grad. Rubidium titanyl oxyphosphat (RTP) krystal, barium metaborat (β-BBO) krystal, lanthan gallium silikat (LGS) krystal, lithium tantalat (LT) krystal og kalium titanyl phosphat (KTP) krystal bruges også i elektro-optiske laser Q-switching systemer.

 Højkvalitets DKDP Pockels celle lavet af WISOPTIC (@1064nm, 694nm)