Hochleistungslaser haben wichtige Anwendungen in der wissenschaftlichen Forschung und in der Militärindustrie, wie etwa der Laserbearbeitung und der photoelektrischen Messung. Der erste Laser der Welt wurde in den 1960er Jahren geboren. Im Jahr 1962 verwendete McClung eine Nitrobenzol-Kerr-Zelle, um eine Energiespeicherung und eine schnelle Freisetzung zu erreichen, um so einen gepulsten Laser mit hoher Spitzenleistung zu erhalten. Das Aufkommen der Q-Switching-Technologie ist ein wichtiger Durchbruch in der Geschichte der Entwicklung von Hochleistungslasern. Durch dieses Verfahren wird kontinuierlich oder breit gepulste Laserenergie in Pulse mit extrem schmaler Zeitbreite komprimiert. Die Laserspitzenleistung wird um mehrere Größenordnungen erhöht. Die elektrooptische Q-Switching-Technologie hat die Vorteile einer kurzen Schaltzeit, eines stabilen Impulsausgangs, einer guten Synchronisation und eines geringen Resonatorverlusts. Die Spitzenleistung des Ausgangslasers kann leicht Hunderte von Megawatt erreichen.

Elektrooptische Güteschaltung ist eine wichtige Technologie, um Laser mit schmaler Pulsbreite und hoher Spitzenleistung zu erhalten. Sein Prinzip besteht darin, den elektrooptischen Effekt von Kristallen zu nutzen, um abrupte Änderungen des Energieverlustes des Laserresonators zu erreichen und dadurch die Speicherung und schnelle Freisetzung der Energie in der Kavität oder dem Lasermedium zu steuern. Der elektrooptische Effekt des Kristalls bezieht sich auf das physikalische Phänomen, bei dem sich der Brechungsindex des Lichts im Kristall mit der Intensität des angelegten elektrischen Feldes des Kristalls ändert. Das Phänomen, bei dem die Brechungsindexänderung und die Intensität des angelegten elektrischen Felds eine lineare Beziehung aufweisen, wird als lineare Elektrooptik oder Pockels-Effekt bezeichnet. Das Phänomen, dass die Brechungsindexänderung und das Quadrat der angelegten elektrischen Feldstärke eine lineare Beziehung aufweisen, wird als sekundärer elektrooptischer Effekt oder Kerr-Effekt bezeichnet.

Unter normalen Umständen ist der lineare elektrooptische Effekt des Kristalls viel signifikanter als der sekundäre elektrooptische Effekt. Der lineare elektrooptische Effekt wird häufig in der elektrooptischen Güteschalttechnologie verwendet. Es existiert in allen 20 Kristallen mit nicht zentrosymmetrischen Punktgruppen. Als ideales elektrooptisches Material müssen diese Kristalle jedoch nicht nur einen deutlicheren elektrooptischen Effekt aufweisen, sondern auch einen geeigneten Lichttransmissionsbereich, eine hohe Laserschädigungsschwelle und Stabilität der physikalisch-chemischen Eigenschaften, gute Temperatureigenschaften, einfache Verarbeitung, und ob ein Einkristall mit großer Größe und hoher Qualität erhalten werden kann. Allgemein gesagt müssen praktische elektrooptische Q-Switching-Kristalle unter den folgenden Aspekten bewertet werden: (1) effektiver elektrooptischer Koeffizient; (2) Laserschadensschwelle; (3) Lichtdurchlässigkeitsbereich; (4) spezifischer elektrischer Widerstand; (5) Dielektrizitätskonstante; (6) physikalische und chemische Eigenschaften; (7) Bearbeitbarkeit. Mit der Entwicklung der Anwendung und dem technologischen Fortschritt von Lasersystemen mit kurzen Pulsen, hoher Wiederholfrequenz und hoher Leistung steigen die Leistungsanforderungen von Q-Switching-Kristallen weiter.

In der frühen Entwicklungsphase der elektrooptischen Q-Switching-Technologie waren die einzigen praktisch verwendeten Kristalle Lithiumniobat (LN) und Kalium-Dideuteriumphosphat (DKDP). LN-Kristall hat eine niedrige Laserschadensschwelle und wird hauptsächlich in Lasern mit niedriger oder mittlerer Leistung verwendet. Gleichzeitig war die optische Qualität des LN-Kristalls aufgrund des Rückstands der Kristallpräparationstechnologie lange Zeit instabil, was auch seine breite Anwendung in Lasern einschränkt. DKDP-Kristall ist deuterierter Phosphorsäure-Kaliumdiwasserstoff (KDP)-Kristall. Es hat eine relativ hohe Schadensschwelle und wird häufig in elektrooptischen Q-Switching-Lasersystemen verwendet. DKDP-Kristall neigt jedoch zum Zerfließen und hat eine lange Wachstumsperiode, was seine Anwendung in gewissem Maße einschränkt. Rubidiumtitanyloxyphosphat (RTP)-Kristall, Bariummetaborat (β-BBO)-Kristall, Lanthangalliumsilikat (LGS)-Kristall, Lithiumtantalat (LT)-Kristall und Kaliumtitanylphosphat (KTP)-Kristall werden auch in elektrooptischen Q-Switching-Lasern verwendet Systeme.

 Hochwertige DKDP Pockels Zelle von WISOPTIC (@1064nm, 694nm)