调Q是产生高能脉冲激光最有效的方法。虽然 Q 开关有许多不同的品种，但它们都遵循相同的基本工作原理。Q 开关会暂时增加腔损耗，从而人为地提高增益阈值，从而阻止激光器发光。这个过程允许增益介质内部的粒子数反转增长，直到完全饱和。此时，q 开关“打开”，导致腔损耗直线下降，降低增益阈值，并允许增益介质中存储的所有能量在一个快速脉冲中发射。如下图所示，这个过程会发射出具有极高峰值功率的极短光脉冲。
虽然 Q 开关技术有很多种，特别是包括声光和电光调制器，但该技术作为一个整体可以分为 Q 开关的两个主要类别：无源 Q 开关和 有源Q开关。主动Q开关依靠“翻转开关”的能力来快速调节激光器腔损耗。一个完美的例子是声光调制器，它在激活时会产生一个光栅，使许多自发发射的光子偏转出激光腔，但一旦调制器关闭，它就会允许自发光子通过并启动受激发射。另一方面，无源 Q 开关利用了称为饱和吸收的过程。饱和吸收源于这样一个事实：在能级饱和并且材料暂时透明之前，材料在给定波长下可以物理吸收的光量是有限的。因此，如果在激光腔内放置可饱和吸收材料。
这两种调Q技术都会产生短脉冲和高峰值功率，但它们各有优缺点。例如，主动 q 开关允许用户更好地控制何时发射脉冲，以及因此允许建立粒子数反转多长时间。但是，另一方面，许多常见的有源 q 开关，例如普克尔斯盒(利用电光效应)，通常需要驱动器在每次触发开关时摆动数千伏。相比之下，饱和吸收器根本不需要驱动器，这意味着它们不仅结构紧凑，而且价格也便宜得多。因此，当在主动与被动调Q激光器之间做出决定时，必须牢记四个关键事项。
1、成本
一般来说，主动调Q激光器总是比被动调Q器件更昂贵。这一点应该是不言自明的，但为了完整起见，有必要指出可饱和吸收器不仅没有驱动电子设备，而且构造起来也远没有那么复杂。因此，如果成本是主要动机，那么您应该尽可能寻找被动 Q 开关解决方案。
2、尺寸
可饱和吸收器作为如此简单的设备的另一个好处是它们几乎可以构造成任何可以想象的尺寸。例如，它们通常用于微芯片激光器，其中无源 Q 开关与激光晶体整体接合。在许多情况下，可饱和吸收器还可以兼作输出耦合器，从而使光学腔总长度仅为 1 毫米左右。相比之下，大多数电光和声光 Q 开关的长度可达 10 厘米，通光孔径直径在 1 到 2.5 厘米之间。
3、触发
被动调Q的显着缺点之一是您无法控制激光实际发出脉冲的时间。激光器的脉冲重复率将仅取决于吸收体饱和的时间。这非常类似于自由运行的系统，该系统不仅无法控制，而且还会经历脉冲间的变化或抖动。另一方面，主动调Q激光器能够在特定时间以特定脉冲重复率触发脉冲。这使得将激光与其他仪器同步变得更加容易，例如用于激光加工的运动臂或用于激光诱导击穿光谱 (LIBS) 的光谱仪。
4、脉冲能量
虽然一些无源调Q开关能够产生相当大的mJ级激光脉冲，但一般来说，主动调Q开关往往会产生更大的脉冲能量。这是因为可以主动控制 q 开关，以实现全布居反转所需的最大快门时间。因此，q 开关可以定时打开，其周期与增益介质亚稳态的衰减寿命相同，从而产生最大可能的脉冲能量。与无源调Q相比，一旦吸收器饱和，无论是否已实现最大粒子数反转，它将释放所有存储的能量。
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