Los láseres de alta potencia tienen aplicaciones importantes en la investigación científica y en los campos de la industria militar, como el procesamiento por láser y la medición fotoeléctrica. El primer láser del mundo nació en la década de 1960. En 1962, McClung utilizó una celda de Kerr de nitrobenceno para lograr un almacenamiento de energía y una liberación rápida, obteniendo así un láser pulsado con un pico de potencia elevado. La aparición de la tecnología de conmutación Q es un avance importante en la historia del desarrollo de láser de alta potencia máxima. Mediante este método, la energía láser de pulso continuo o ancho se comprime en pulsos con un ancho de tiempo extremadamente estrecho. La potencia máxima del láser aumenta en varios órdenes de magnitud. La tecnología de conmutación Q electroóptica tiene las ventajas de un tiempo de conmutación corto, una salida de pulso estable, una buena sincronización y una baja pérdida de cavidad. La potencia máxima del láser de salida puede alcanzar fácilmente cientos de megavatios.

La conmutación Q electroóptica es una tecnología importante para obtener láseres de ancho de pulso estrecho y alta potencia de pico. Su principio es utilizar el efecto electroóptico de los cristales para lograr cambios bruscos en la pérdida de energía del resonador láser, controlando así el almacenamiento y liberación rápida de la energía en la cavidad o el medio láser. El efecto electroóptico del cristal se refiere al fenómeno físico en el que el índice de refracción de la luz en el cristal cambia con la intensidad del campo eléctrico aplicado del cristal. El fenómeno en el que el índice de refracción cambia y la intensidad del campo eléctrico aplicado tienen una relación lineal se denomina electroóptica lineal o efecto Pockels. El fenómeno de que el índice de refracción cambia y el cuadrado de la intensidad del campo eléctrico aplicado tienen una relación lineal se denomina efecto electroóptico secundario o efecto Kerr.

En circunstancias normales, el efecto electro-óptico lineal del cristal es mucho más significativo que el efecto electro-óptico secundario. El efecto electroóptico lineal se utiliza ampliamente en la tecnología de conmutación Q electroóptica. Existe en los 20 cristales con grupos de puntos no centrosimétricos. Pero como material electroóptico ideal, estos cristales no solo deben tener un efecto electroóptico más obvio, sino también un rango de transmisión de luz apropiado, un alto umbral de daño por láser y estabilidad de las propiedades fisicoquímicas, buenas características de temperatura, facilidad de procesamiento, y si se puede obtener un solo cristal de gran tamaño y alta calidad. En términos generales, los cristales de conmutación Q electroópticos prácticos deben valorarse a partir de los siguientes aspectos: (1) coeficiente electroóptico efectivo; (2) umbral de daño del láser; (3) rango de transmisión de luz; (4) resistividad eléctrica; (5) constante dieléctrica; (6) propiedades físicas y químicas; (7) maquinabilidad. Con el desarrollo de la aplicación y el avance tecnológico de pulso corto, alta frecuencia de repetición y sistemas láser de alta potencia, los requisitos de rendimiento de los cristales de conmutación Q continúan aumentando.

En la etapa inicial del desarrollo de la tecnología de conmutación Q electroóptica, los únicos cristales que se utilizaron en la práctica fueron el niobato de litio (LN) y el fosfato de di-deuterio de potasio (DKDP). El cristal LN tiene un umbral de daño láser bajo y se utiliza principalmente en láseres de baja o media potencia. Al mismo tiempo, debido al retroceso de la tecnología de preparación de cristales, la calidad óptica del cristal LN ha sido inestable durante mucho tiempo, lo que también limita su amplia aplicación en láseres. El cristal de DKDP es un cristal de dihidrógeno de potasio y ácido fosfórico deuterado (KDP). Tiene un umbral de daño relativamente alto y se usa ampliamente en sistemas láser de conmutación Q electro-ópticos. Sin embargo, el cristal DKDP es propenso a delicuescente y tiene un largo período de crecimiento, lo que limita su aplicación hasta cierto punto. El cristal de oxifosfato de titanilo y rubidio (RTP), el cristal de metaborato de bario (β-BBO), el cristal de silicato de galio y lantano (LGS), el cristal de tantalato de litio (LT) y el cristal de fosfato de titanilo y potasio (KTP) también se utilizan en el láser de conmutación Q electro-óptico sistemas.

 Celda de Pockels DKDP de alta calidad fabricada por WISOPTIC (@ 1064nm, 694nm)