Q-switching is een methode voor het genereren van laserstraling met hoge-intensiteit en korte-pulsen; het fundamentele werkingsprincipe is als volgt: ten eerste wordt het versterkingsmedium optisch gepompt, maar de resonantieholte wordt op een hoog-verliesniveau gehouden (dwz een lage Q--factor); bijgevolg kan energie niet worden geëxtraheerd in de vorm van laserlicht. De methoden die worden gebruikt om dit verlies te moduleren kunnen grofweg worden gecategoriseerd als actief of passief. Vervolgens wordt het verlies binnen de resonantieholte abrupt verminderd. Op dit moment is de versterking aanzienlijk groter dan het verlies in de holte, waardoor het intracavitaire vermogen exponentieel groeit -meestal beginnend bij de zwakke fluorescentie van het versterkingsmedium-totdat de versterking verzadigt en het vermogen opnieuw begint af te nemen.
Het genereren van een dergelijke lichtpuls maakt de extractie mogelijk van het overgrote deel van de energie die is opgeslagen in het versterkingsmedium. Om hoge pulsenergieën te bereiken, moet het versterkingsmedium het vermogen bezitten om aanzienlijke energie op te slaan; dit vereist een lange levensduur in de bovenste- toestand, een hoge dichtheid van laser-actieve ionen of atomen, en een versterkingsefficiëntie die niet buitensporig hoog is. Deze laatste vereiste is van cruciaal belang; anders zou versterkte spontane emissie (ASE) de energieopslag beperken, waardoor een extreem hoog aanvankelijk holteverlies noodzakelijk zou zijn om voortijdige laseroscillatie te voorkomen. De meest gebruikte versterkingsmedia voor Q-geschakelde lasers zijn zeldzame-aarde-gedoteerde kristallen en glazen; bijgevolg vertegenwoordigen vaste-lasers het meest voorkomende type Q-geschakelde systeem. Niettemin kunnen fiberlasers ook worden geconfigureerd voor Q-geschakelde werking en kunnen ze, in combinatie met glasvezelversterkers, een uitzonderlijk hoog gemiddeld vermogen leveren.
Actieve versus passieve Q--schakeling: Actieve Q--schakeling omvat doorgaans een akoestisch-optische modulator in de resonantieholte om de verliezen in de holte actief te moduleren. Aangedreven door een RF-signaal zorgt de akoestisch-optische modulator ervoor dat de lichtbundel de resonantieholte verlaat via diffractie van de eerste- orde, waardoor aanzienlijke verliezen worden geïntroduceerd. Wanneer het RF-signaal tijdelijk wordt uitgeschakeld, wordt er een puls gegenereerd. Om een hoge herhalingsfrequentie te bereiken, moet het versterkingsmedium continu worden gepompt, terwijl de Q--schakelaar herhaaldelijk wordt geactiveerd. Om de maximale pulsenergie te verkrijgen, is daarentegen gepulseerd pompen (zoals flitslamppompen) in combinatie met een lage herhalingsfrequentie vereist.
Passieve Q--schakeling maakt gebruik van een verzadigbare absorber in plaats van een actieve modulator. Een Nd:YAG-laser kan bijvoorbeeld een Cr⁴⁺:YAG-kristal gebruiken als verzadigbare absorber. Terwijl andere verzadigbare absorberkristallen kunnen worden geselecteerd voor verschillende golflengten, is een Semiconductor Saturable Absorber Mirror (SESAM) geschikt voor een breed bereik aan bedrijfsgolflengten.
