Q-switching é um método para gerar radiação laser de alta-intensidade e pulso-curto; seu princípio operacional fundamental é o seguinte: primeiro, o meio de ganho é bombeado opticamente, mas a cavidade ressonante é mantida em um alto-nível de perda (ou seja, um fator Q-baixo); conseqüentemente, a energia não pode ser extraída na forma de luz laser. Os métodos utilizados para modular esta perda podem ser amplamente categorizados como ativos ou passivos. Posteriormente, a perda dentro da cavidade ressonante é reduzida abruptamente. Neste momento, o ganho excede significativamente a perda da cavidade, fazendo com que a potência intracavitária cresça exponencialmente-normalmente começando com a fraca fluorescência do meio de ganho-até que o ganho sature e a potência comece a decair novamente.
A geração de tal pulso de luz permite a extração da grande maioria da energia armazenada no meio de ganho. Para atingir altas energias de pulso, o meio de ganho deve possuir a capacidade de armazenar energia substancial; isso exige um longo tempo de vida-no estado superior, uma alta densidade de íons ou átomos ativos-de laser e uma eficiência de ganho que não seja excessivamente alta. Este último requisito é de importância crítica; caso contrário, a emissão espontânea amplificada (ASE) limitaria o armazenamento de energia, necessitando assim de uma perda inicial de cavidade extremamente alta para evitar a oscilação prematura do laser. Os meios de ganho mais comumente empregados para lasers Q{5}}comutados são cristais e vidros dopados com-terras{7}}raras; conseqüentemente, os lasers de estado-sólido representam o tipo mais comum de sistema Q-comutado. No entanto, os lasers de fibra também podem ser configurados para operação Q{11}}comutada e, quando acoplados a amplificadores de fibra, são capazes de fornecer potência média excepcionalmente alta.
Comutação Q-ativa versus passiva: A comutação Q-ativa normalmente incorpora um modulador óptico-acústico dentro da cavidade ressonante para modular ativamente as perdas da cavidade. Impulsionado por um sinal de RF, o modulador óptico-acústico faz com que o feixe de luz saia da cavidade ressonante por meio de difração de primeira-ordem, introduzindo assim uma perda significativa. Um pulso é gerado quando o sinal de RF é momentaneamente desligado. Para atingir uma alta taxa de repetição, o meio de ganho requer bombeamento contínuo enquanto a chave Q-é acionada repetidamente. Por outro lado, para obter energia máxima de pulso, é necessário bombeamento pulsado (como bombeamento de lâmpada de flash) combinado com uma baixa taxa de repetição.
A comutação Q-passiva emprega um absorvedor saturável no lugar de um modulador ativo. Por exemplo, um laser Nd:YAG pode utilizar um cristal Cr⁴⁺:YAG como absorvedor saturável. Embora outros cristais absorvedores saturáveis possam ser selecionados para diferentes comprimentos de onda, um espelho absorvedor semicondutor saturável (SESAM) é adequado para uma ampla faixa de comprimentos de onda operacionais.
