Lasrar med hög toppeffekt har viktiga tillämpningar inom vetenskaplig forskning och militära industriområden som laserbearbetning och fotoelektrisk mätning. Världens första laser föddes på 1960-talet. År 1962 använde McClung nitrobensen Kerr-cell för att uppnå energilagring och snabb frisättning, för att på så sätt få en pulsad laser med hög toppeffekt. Framväxten av Q-switching-teknologi är ett viktigt genombrott i historien om laserutveckling med hög toppeffekt. Med denna metod komprimeras kontinuerlig eller bred puls laserenergi till pulser med extremt smal tidsbredd. Laserns toppeffekt ökas med flera storleksordningar. Den elektro-optiska Q-switching-tekniken har fördelarna med kort kopplingstid, stabil pulsutgång, bra synkronisering och låg kavitetsförlust. Toppeffekten hos utgående laser kan lätt nå hundratals megawatt.

Elektrooptisk Q-switching är en viktig teknik för att erhålla lasrar med smal pulsbredd och hög toppeffekt. Dess princip är att använda den elektrooptiska effekten av kristaller för att uppnå abrupta förändringar i energiförlusten hos laserresonatorn, och därigenom kontrollera lagringen och den snabba frigöringen av energin i kaviteten eller lasermediet. Den elektrooptiska effekten av kristallen hänvisar till det fysiska fenomenet där ljusets brytningsindex i kristallen ändras med intensiteten av det pålagda elektriska fältet hos kristallen. Fenomenet där brytningsindexförändringen och intensiteten hos det applicerade elektriska fältet har ett linjärt samband kallas linjär elektrooptik, eller Pockels Effect. Fenomenet att brytningsindexförändringen och kvadraten på den applicerade elektriska fältstyrkan har ett linjärt samband kallas den sekundära elektrooptiska effekten eller Kerr-effekten.

Under normala omständigheter är den linjära elektrooptiska effekten av kristallen mycket mer signifikant än den sekundära elektrooptiska effekten. Den linjära elektrooptiska effekten används ofta i elektrooptisk Q-switching-teknik. Det finns i alla 20 kristaller med icke-centrosymmetriska punktgrupper. Men som ett idealiskt elektrooptiskt material krävs att dessa kristaller inte bara har en mer uppenbar elektrooptisk effekt, utan också lämpligt ljustransmissionsområde, hög laserskadtröskel och stabilitet hos fysikalisk-kemiska egenskaper, bra temperaturegenskaper, enkel bearbetning, och om enkristall med stor storlek och hög kvalitet kan erhållas. Generellt sett måste praktiska elektrooptiska Q-switchkristaller värderas utifrån följande aspekter: (1) effektiv elektrooptisk koefficient; (2) laserskadtröskel; (3) ljustransmissionsområde; (4) elektrisk resistivitet; (5) dielektrisk konstant; (6) fysikaliska och kemiska egenskaper; (7) bearbetbarhet. Med utvecklingen av tillämpning och tekniska framsteg av kortpuls, hög repetitionsfrekvens och högeffektlasersystem fortsätter prestandakraven för Q-switching-kristaller att öka.

I det tidiga skedet av utvecklingen av elektrooptisk Q-switching-teknik var de enda praktiskt använda kristallerna litiumniobat (LN) och kaliumdi-deuteriumfosfat (DKDP). LN-kristall har låg laserskadetröskel och används huvudsakligen i låg- eller medeleffektlasrar. Samtidigt, på grund av baksidan av kristallberedningstekniken, har den optiska kvaliteten hos LN-kristallen varit instabil under lång tid, vilket också begränsar dess breda tillämpning i lasrar. DKDP-kristall är deutererad fosforsyra-kaliumdivätekristall (KDP). Den har relativt hög skadetröskel och används ofta i elektrooptiska Q-switching-lasersystem. Emellertid är DKDP-kristall benägen att utsöndras och har en lång tillväxtperiod, vilket begränsar dess användning i viss utsträckning. Rubidiumtitanyloxifosfat (RTP) kristall, bariummetaborat (β-BBO) kristall, lantan gallium silikat (LGS) kristall, litium tantalat (LT) kristall och kalium titanyl fosfat (KTP) kristall används också i elektrooptiska Q-switch system.

 Högkvalitativ DKDP Pockels-cell tillverkad av WISOPTIC (@1064nm, 694nm)