工作原理
共振腔的Q值大小，是由腔内损耗和反射镜光学反馈能力两个因素所决定的;Q值愈高，所需要的泵浦阈值就越低，亦即激光愈容易起振。在一般的脉冲固体激光器的情况下，若不采用特殊的技术措施，脉冲激光在腔内的振荡持续时间，与光泵脉冲时间(毫秒量级左右)大致相同，因此输出激光的脉冲功率水平亦总是有限的。如果采用一种特殊的技术，使光泵脉冲开始后相当长一段时间内，有意降低共振腔的Q值而不产生激光振荡，则工作物质内的粒子数反转程度会不断通过光泵积累而增大;然后在某一特殊选定的时刻，突然快速增大共振腔的Q值，使腔内迅速发生激光振荡，积累到较高程度的反转粒子数能量会集中在很短的时间间隔内快速释放出来，从而可获得很窄脉冲宽度和高峰值功率的激光输出。为实现以上目的，最常用的方法是在共振腔内引入一个快速光开关──Q开关，它在光泵脉冲开始后的一段时间内处于“关闭”或“低Q”状态，此时腔内不能形成振荡而粒子数反转不断得到增强;在粒子数反转程度达到最大时，腔内Q开关突然处于“接通”或“高Q”状态，从而在腔内形成瞬时的强激光振荡，并产生所谓的调Q激光脉冲输出到腔外。
转镜开关通常是将组成共振腔的一个全反射镜用一个快速马达带动进行高速旋转，只有当反射镜面旋转到与最佳起振位置重合时，腔内才形成一个损耗最低的往返振荡回路，从而产生瞬时强激光振荡。下图给出了转镜调Q激光器工作原理示意图。转镜调Q是人们最早发明的一种调Q方法。优点是开关装置坚固耐用;缺点是机构比较复杂，调Q稳定性较差。
电光开关利用某些压电晶体(如KDP、LiNbO3等)的线性电光效应而制成偏振开关元件，使得其只有在瞬时施加(或去掉)外界控制电场情况才处于接通状态，从而可起到Q开关作用。与转镜开关相比，电光调Q开关的优点是开关速度快、控制精度高。
饱和吸收染料开关研究表明，某些染料媒质具有突变的吸收饱和特点，亦即当波长处于其吸收峰附近入射光信号较弱时，染料媒质对入射光呈现出非常明显的吸收趋势(相当于处于“关闭”状态);当入射光信号增强到一定程度时，染料媒质对入射光突然呈现出明显的吸收饱和趋势(相当于近似透明的“接通”状态)。利用某些染料的上述特点，可将它们置于共振腔内起到调Q开关的作用。在光泵脉冲开始后的一段时间内，工作物质的初始受激发射信号较弱，染料开关处于关闭状态;当工作物质粒子数反转程度达到最大，受激发射光强增大到足以使染料开关处于吸收饱和状态(或称为“漂白”状态),从而在腔内接通振荡回路并形成调Q激光输出。染料调Q开关的优点是装置简单、成本低;不足之处是光化学稳定性较差，调Q重复性精度不高。
调Q技术是高功率脉冲激光器的主要基础技术之一;对常用的脉冲固体激光器来说，采用调Q技术后，输出激光的脉冲时间宽度可压缩到万分之一，峰值功率可提高到千倍以上。
