Høytoppeffektlasere har viktige bruksområder innen vitenskapelig forskning og militærindustri som laserbehandling og fotoelektrisk måling. Verdens første laser ble født på 1960-tallet. I 1962 brukte McClung nitrobenzen Kerr-celle for å oppnå energilagring og rask frigjøring, og dermed oppnå pulserende laser med høy toppeffekt. Fremveksten av Q-switching-teknologi er et viktig gjennombrudd i historien til utvikling av laser med høy toppeffekt. Ved denne metoden komprimeres kontinuerlig eller bred puls laserenergi til pulser med ekstremt smal tidsbredde. Laserens toppeffekt økes med flere størrelsesordener. Den elektro-optiske Q-switching-teknologien har fordelene med kort byttetid, stabil pulsutgang, god synkronisering og lavt hulromstap. Toppeffekten til utgangslaseren kan lett nå hundrevis av megawatt.

Elektro-optisk Q-switching er en viktig teknologi for å oppnå smal pulsbredde og lasere med høy toppeffekt. Prinsippet er å bruke den elektrooptiske effekten av krystaller for å oppnå brå endringer i energitapet til laserresonatoren, og dermed kontrollere lagringen og den raske frigjøringen av energien i hulrommet eller lasermediet. Den elektro-optiske effekten av krystallen refererer til det fysiske fenomenet der lysbrytningsindeksen i krystallen endres med intensiteten til det påførte elektriske feltet til krystallen. Fenomenet der brytningsindeksendringen og intensiteten til det påførte elektriske feltet har et lineært forhold kalles lineær elektrooptikk, eller Pockels Effect. Fenomenet at brytningsindeksendringen og kvadratet på den påførte elektriske feltstyrken har en lineær sammenheng kalles den sekundære elektrooptiske effekten eller Kerr-effekten.

Under normale omstendigheter er den lineære elektrooptiske effekten av krystallen mye mer signifikant enn den sekundære elektrooptiske effekten. Den lineære elektro-optiske effekten er mye brukt i elektro-optisk Q-switching-teknologi. Det finnes i alle 20 krystaller med ikke-sentrosymmetriske punktgrupper. Men som ideelt elektro-optisk materiale, er disse krystallene ikke bare pålagt å ha en mer åpenbar elektro-optisk effekt, men også passende lystransmisjonsområde, høy laserskadeterskel og stabilitet av fysisk-kjemiske egenskaper, gode temperaturegenskaper, enkel behandling, og om enkeltkrystall med stor størrelse og høy kvalitet kan oppnås. Generelt sett må praktiske elektro-optiske Q-switchende krystaller verdsettes fra følgende aspekter: (1) effektiv elektro-optisk koeffisient; (2) laserskadeterskel; (3) lystransmisjonsområde; (4) elektrisk resistivitet; (5) dielektrisk konstant; (6) fysiske og kjemiske egenskaper; (7) maskinbearbeidbarhet. Med utviklingen av applikasjoner og teknologiske fremskritt for kort puls, høy repetisjonsfrekvens og lasersystemer med høy effekt, fortsetter ytelseskravene til Q-switchende krystaller å øke.

I det tidlige stadiet av utviklingen av elektro-optisk Q-switching-teknologi var de eneste praktisk brukte krystallene litiumniobat (LN) og kaliumdi-deuteriumfosfat (DKDP). LN-krystall har lav laserskadeterskel og brukes hovedsakelig i lasere med lav eller medium effekt. Samtidig, på grunn av baksiden av krystallprepareringsteknologien, har den optiske kvaliteten til LN-krystall vært ustabil i lang tid, noe som også begrenser den brede anvendelsen i lasere. DKDP-krystall er deuterert fosforsyre-kaliumdihydrogen (KDP)-krystall. Den har relativt høy skadeterskel og er mye brukt i elektro-optiske Q-switchende lasersystemer. Imidlertid er DKDP-krystall utsatt for utflytning og har en lang vekstperiode, noe som begrenser bruken til en viss grad. Rubidium titanyl oxyphosphate (RTP) krystall, barium metaborat (β-BBO) krystall, lantan gallium silikat (LGS) krystall, litium tantalat (LT) krystall og kalium titanyl fosfat (KTP) krystall brukes også i elektrooptiske laser Q-er systemer.

 Høykvalitets DKDP Pockels-celle laget av WISOPTIC (@1064nm, 694nm)