Laser công suất đỉnh cao có các ứng dụng quan trọng trong nghiên cứu khoa học và các lĩnh vực công nghiệp quân sự như xử lý laser và đo quang điện. Tia laser đầu tiên trên thế giới ra đời vào năm 1960. Năm 1962, McClung sử dụng tế bào nitrobenzene Kerr để đạt được khả năng lưu trữ năng lượng và giải phóng nhanh, do đó thu được laser xung với công suất cực đại cao. Sự xuất hiện của công nghệ chuyển mạch Q là một bước đột phá quan trọng trong lịch sử phát triển laser công suất đỉnh cao. Bằng phương pháp này, năng lượng laser xung rộng hoặc liên tục được nén thành các xung có độ rộng thời gian cực hẹp. Công suất cực đại của laser được tăng lên theo một số bậc của độ lớn. Công nghệ chuyển mạch điện quang Q có ưu điểm là thời gian chuyển mạch ngắn, đầu ra xung ổn định, đồng bộ tốt và suy hao khoang thấp. Công suất cực đại của tia laser đầu ra có thể dễ dàng đạt tới hàng trăm megawatt.

Chuyển mạch điện quang Q là một công nghệ quan trọng để thu được các tia laser có độ rộng xung hẹp và công suất đỉnh cao. Nguyên tắc của nó là sử dụng hiệu ứng điện quang của các tinh thể để đạt được những thay đổi đột ngột trong sự mất mát năng lượng của bộ cộng hưởng laser, do đó kiểm soát việc lưu trữ và giải phóng nhanh chóng năng lượng trong khoang hoặc môi trường laser. Hiệu ứng điện quang của tinh thể là hiện tượng vật lý trong đó chiết suất của ánh sáng trong tinh thể thay đổi theo cường độ của điện trường đặt vào tinh thể. Hiện tượng trong đó sự thay đổi chiết suất và cường độ của điện trường đặt vào có mối quan hệ tuyến tính được gọi là quang điện tuyến tính, hay Hiệu ứng Pockels. Hiện tượng mà sự thay đổi chiết suất và bình phương cường độ điện trường tác dụng có mối quan hệ tuyến tính được gọi là hiệu ứng quang điện thứ cấp hay Hiệu ứng Kerr.

Trong những trường hợp bình thường, hiệu ứng điện quang tuyến tính của tinh thể có ý nghĩa hơn nhiều so với hiệu ứng quang điện thứ cấp. Hiệu ứng điện quang tuyến tính được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chuyển mạch Q điện quang. Nó tồn tại trong tất cả 20 tinh thể với các nhóm điểm không đối xứng tâm. Nhưng là vật liệu điện quang lý tưởng, các tinh thể này không chỉ được yêu cầu để có hiệu ứng điện quang rõ ràng hơn, mà còn có phạm vi truyền ánh sáng thích hợp, ngưỡng sát thương laser cao, và tính ổn định của các đặc tính hóa lý, đặc tính nhiệt độ tốt, dễ xử lý, và liệu có thể thu được đơn tinh thể với kích thước lớn và chất lượng cao hay không. Nói chung, các tinh thể chuyển mạch Q điện quang thực tế cần được đánh giá từ các khía cạnh sau: (1) hệ số điện quang hiệu dụng; (2) ngưỡng sát thương của tia laser; (3) phạm vi truyền ánh sáng; (4) điện trở suất; (5) hằng số điện môi; (6) tính chất vật lý và hóa học; (7) khả năng gia công. Với sự phát triển của ứng dụng và tiến bộ công nghệ của hệ thống xung ngắn, tần số lặp lại cao và công suất cao, các yêu cầu về hiệu suất của tinh thể chuyển mạch Q tiếp tục tăng lên.

Trong giai đoạn đầu của sự phát triển của công nghệ chuyển mạch Q điện quang, các tinh thể duy nhất được sử dụng thực tế là lithium niobate (LN) và kali di-deuterium phosphate (DKDP). Tinh thể LN có ngưỡng sát thương laser thấp và chủ yếu được sử dụng trong laser công suất thấp hoặc trung bình. Đồng thời, do công nghệ điều chế tinh thể lạc hậu, chất lượng quang học của tinh thể LN trong thời gian dài không ổn định nên cũng hạn chế ứng dụng rộng rãi của nó trong laze. Tinh thể DKDP là tinh thể dihydrogen kali dihydrogen (KDP) axit photphoric axit photphoric. Nó có ngưỡng sát thương tương đối cao và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống laser chuyển mạch Q điện quang. Tuy nhiên, tinh thể DKDP dễ bị hóa lỏng và có thời gian phát triển dài, điều này hạn chế ứng dụng của nó ở một mức độ nhất định. Tinh thể rubidi titanyl oxyphosphat (RTP), tinh thể bari metaborat (β-BBO), tinh thể lantan gallium silicat (LGS), tinh thể liti tantalat (LT) và tinh thể kali titanyl photphat (KTP) cũng được sử dụng trong laser chuyển mạch điện quang Q các hệ thống.

 Tế bào DKDP Pockels chất lượng cao được sản xuất bởi WISOPTIC (@ 1064nm, 694nm)