Q-anahtarlama, yüksek-yoğunlukta, kısa-darbeli lazer radyasyonu üretmeye yönelik bir yöntemdir; temel çalışma prensibi şu şekildedir: İlk olarak, kazanç ortamı optik olarak pompalanır, ancak rezonans boşluğu yüksek-kayıp seviyesinde (yani düşük Q-faktörü) tutulur; sonuç olarak enerji lazer ışığı şeklinde elde edilemez. Bu kaybı modüle etmek için kullanılan yöntemler genel olarak aktif veya pasif olarak kategorize edilebilir. Daha sonra rezonans boşluğu içindeki kayıp aniden azalır. Bu noktada kazanç, kavite kaybını önemli ölçüde aşar ve kavite içi gücün,-tipik olarak kazanç ortamının soluk floresansından başlayarak-kazanç doyana ve güç bir kez daha azalmaya başlayana kadar katlanarak büyümesine neden olur.
Böyle bir ışık darbesinin üretilmesi, kazanç ortamında depolanan enerjinin büyük çoğunluğunun çıkarılmasını sağlar. Yüksek darbe enerjilerine ulaşmak için kazanç ortamının önemli miktarda enerji depolama kapasitesine sahip olması gerekir; bu, uzun bir üst-durum ömrünü, yüksek yoğunlukta lazer-aktif iyonları veya atomları ve aşırı yüksek olmayan bir kazanç verimliliğini gerektirir. Bu ikinci gereklilik kritik öneme sahiptir; aksi takdirde, yükseltilmiş kendiliğinden emisyon (ASE) enerji depolamayı sınırlayacak ve dolayısıyla erken lazer salınımını önlemek için son derece yüksek bir başlangıç boşluk kaybını gerektirecektir. Q-anahtarlamalı lazerler için en yaygın olarak kullanılan kazanç ortamı, nadir-toprak{-katkılı kristaller ve camlardır; sonuç olarak katı-hal lazerleri, Q-anahtarlamalı sistemin en yaygın türünü temsil eder. Bununla birlikte, fiber lazerler aynı zamanda Q-anahtarlamalı çalışma için de yapılandırılabilir ve fiber amplifikatörlerle birleştirildiğinde olağanüstü yüksek ortalama güç sağlama kapasitesine sahiptirler.
Aktif ve Pasif Q-Anahtarlama: Aktif Q-anahtarlama, boşluk kayıplarını aktif olarak modüle etmek için genellikle rezonans boşluğu içinde bir akustik-optik modülatör içerir. Bir RF sinyaliyle çalıştırılan akustik-optik modülatör, ışık ışınının birinci dereceden kırınım yoluyla rezonans boşluğundan çıkmasına neden olur, böylece önemli bir kayıp meydana gelir. RF sinyali anlık olarak kapatıldığında bir darbe üretilir. Yüksek bir tekrarlama oranı elde etmek için, Q-anahtarı tekrar tekrar tetiklenirken kazanç ortamının sürekli pompalanması gerekir. Tersine, maksimum darbe enerjisi elde etmek için, düşük tekrarlama oranıyla birlikte darbeli pompalama (flaş lambası pompalaması gibi) gereklidir.
Pasif Q-anahtarlama, aktif bir modülatör yerine doyurulabilir bir soğurucu kullanır. Örneğin bir Nd:YAG lazer, doyurulabilir bir soğurucu olarak bir Cr⁴⁺:YAG kristalini kullanabilir. Farklı dalga boyları için diğer doyurulabilir soğurucu kristaller seçilebilirken, Yarı İletken Doydurulabilen Yutucu Ayna (SESAM), geniş bir çalışma dalga boyu aralığı için uygundur.
