لليزر عالي القدرة تطبيقات مهمة في البحث العلمي ومجالات الصناعة العسكرية مثل المعالجة بالليزر والقياس الكهروضوئي. وُلد أول ليزر في العالم في الستينيات. في عام 1962 ، استخدم McClung خلية nitrobenzene Kerr لتحقيق تخزين الطاقة والإطلاق السريع ، وبالتالي الحصول على ليزر نابض بقدرة ذروة عالية. يعد ظهور تقنية Q-switching بمثابة اختراق مهم في تاريخ تطوير الليزر عالي الطاقة. بهذه الطريقة ، يتم ضغط طاقة الليزر ذات النبضات المستمرة أو الواسعة في نبضات ذات عرض زمني ضيق للغاية. تزداد قوة ذروة الليزر بعدة أوامر من حيث الحجم. تتميز تقنية Q-switching الكهروضوئية بمزايا وقت التبديل القصير ، وخرج النبض المستقر ، والتزامن الجيد ، وفقدان التجويف المنخفض. يمكن أن تصل ذروة طاقة الليزر الناتج بسهولة إلى مئات ميغاوات.

تعد تقنية Q-switching الكهروضوئية تقنية مهمة للحصول على عرض نبضي ضيق وليزر طاقة عالي الذروة. مبدأها هو استخدام التأثير الكهروضوئي للبلورات لتحقيق تغييرات مفاجئة في فقدان الطاقة لمرنان الليزر ، وبالتالي التحكم في التخزين والإفراج السريع عن الطاقة في التجويف أو وسط الليزر. يشير التأثير الكهروضوئي للبلورة إلى الظاهرة الفيزيائية التي يتغير فيها معامل الانكسار للضوء في البلورة مع شدة المجال الكهربائي المطبق في البلورة. تسمى الظاهرة التي يتغير فيها معامل الانكسار وشدة المجال الكهربائي المطبق بعلاقة خطية علم البصريات الكهربائية الخطية ، أو تأثير Pockels. تسمى ظاهرة تغير معامل الانكسار ومربع شدة المجال الكهربائي المطبق بعلاقة خطية بالتأثير الكهروضوئي الثانوي أو تأثير كير.

في ظل الظروف العادية ، يكون التأثير الكهروضوئي الخطي للبلورة أكثر أهمية من التأثير البصري الكهربائي الثانوي. يستخدم التأثير الكهربائي البصري الخطي على نطاق واسع في تقنية تبديل Q الكهروضوئية. إنه موجود في جميع البلورات العشرين ذات مجموعات النقاط غير المركزية. ولكن باعتبارها مادة كهروضوئية مثالية ، فإن هذه البلورات ليست مطلوبة فقط للحصول على تأثير كهربائي ضوئي أكثر وضوحًا ، ولكن أيضًا نطاق نقل الضوء المناسب ، وعتبة تلف الليزر العالية ، واستقرار الخصائص الفيزيائية والكيميائية ، وخصائص درجة الحرارة الجيدة ، وسهولة المعالجة ، وما إذا كان يمكن الحصول على بلورة واحدة ذات حجم كبير وجودة عالية. بشكل عام ، تحتاج بلورات Q-switching الكهروضوئية العملية إلى التقييم من الجوانب التالية: (1) المعامل الكهروضوئي الفعال ؛ (2) عتبة تلف الليزر ؛ (3) نطاق انتقال الضوء ؛ (4) المقاومة الكهربائية. (5) ثابت العزل. (6) الخصائص الفيزيائية والكيميائية. (7) الماكينة. مع تطور التطبيق والتقدم التكنولوجي للنبضة القصيرة وتردد التكرار العالي وأنظمة الليزر عالية الطاقة ، تستمر متطلبات أداء بلورات Q-switching في الازدياد.

في المرحلة المبكرة من تطوير تقنية Q-switching الكهروضوئية ، كانت البلورات المستخدمة عمليًا هي الليثيوم نيوبات (LN) وفوسفات البوتاسيوم ثنائي الديوتيريوم (DKDP). تتميز بلورات LN بعتبة منخفضة لتلف الليزر وتستخدم بشكل أساسي في أجهزة الليزر منخفضة أو متوسطة الطاقة. في الوقت نفسه ، نظرًا لتراجع تقنية تحضير الكريستال ، كانت الجودة البصرية لبلورة LN غير مستقرة لفترة طويلة ، مما يحد أيضًا من تطبيقها على نطاق واسع في الليزر. بلور DKDP عبارة عن بلور حمض الفوسفوريك ثنائي هيدروجين البوتاسيوم (KDP). له حد ضرر مرتفع نسبيًا ويستخدم على نطاق واسع في أنظمة الليزر الكهروضوئية Q-switching. ومع ذلك ، فإن بلورة DKDP عرضة للتموه ولها فترة نمو طويلة ، مما يحد من تطبيقها إلى حد معين. بلورات روبيديوم تيتانيل أوكسي فوسفات (RTP) ، بلورات الباريوم الميتابورات (β-BBO) ، بلورات اللانثانوم غاليوم سيليكات (LGS) ، بلورات الليثيوم تانتالات (LT) وكريستال تيتانيل فوسفات البوتاسيوم (KTP) تستخدم أيضًا في ليزر Q-Switching الكهربائي البصري الأنظمة.

 خلية DKDP عالية الجودة مصنوعة من WISOPTIC (@ 1064nm ، 694nm)