يعد تبديل Q- طريقة لتوليد إشعاع ليزر عالي الشدة-وقصير-؛ مبدأ تشغيله الأساسي هو كما يلي: أولاً، يتم ضخ وسط الكسب بصريًا، ولكن يتم الحفاظ على تجويف الرنين عند مستوى خسارة - مرتفع (أي عامل Q- منخفض)؛ وبالتالي لا يمكن استخلاص الطاقة على شكل ضوء ليزر. يمكن تصنيف الطرق المستخدمة لتعديل هذه الخسارة على نطاق واسع إما إيجابية أو سلبية. وفي وقت لاحق، يتم تقليل الخسارة داخل تجويف الرنين فجأة. في هذه المرحلة، يتجاوز الكسب بشكل كبير خسارة التجويف، مما يتسبب في زيادة قوة التجويف بشكل كبير-يبدأ عادةً من التألق الخافت لوسط الكسب-حتى يتشبع الكسب وتبدأ الطاقة في الاضمحلال مرة أخرى.
يتيح توليد مثل هذه النبضة الضوئية استخراج الغالبية العظمى من الطاقة المخزنة داخل وسط الكسب. لتحقيق طاقات نبضية عالية، يجب أن يمتلك وسط الكسب القدرة على تخزين طاقة كبيرة؛ وهذا يتطلب عمرًا طويلًا للحالة-العلوية، وكثافة عالية للأيونات أو الذرات النشطة-للليزر، وكفاءة اكتساب ليست عالية بشكل مفرط. وهذا المطلب الأخير ذو أهمية حاسمة؛ خلاف ذلك، فإن الانبعاث التلقائي المتضخم (ASE) من شأنه أن يحد من تخزين الطاقة، مما يستلزم خسارة تجويف أولية عالية للغاية لمنع تذبذب الليزر المبكر. وسائط الكسب الأكثر استخدامًا لليزر Q- هي البلورات والنظارات النادرة-الأرضية-؛ وبالتالي، فإن ليزر الحالة الصلبة - يمثل النوع الأكثر شيوعًا من نظام تحويل Q-. ومع ذلك، يمكن أيضًا تكوين ليزر الألياف لتشغيل -Q، وعندما يقترن بمضخمات الألياف، يكون قادرًا على توفير متوسط طاقة عالي بشكل استثنائي.
التبديل النشط مقابل السلبي Q-: يتضمن التبديل Q النشط - عادةً مُعدِّلًا ضوئيًا صوتيًا- داخل تجويف الرنين لتعديل خسائر التجويف بشكل فعال. مدفوعًا بإشارة التردد الراديوي، يتسبب المغير الصوتي - البصري في خروج شعاع الضوء من تجويف الرنين عبر حيود الترتيب الأول -، مما يؤدي إلى حدوث خسارة كبيرة. يتم إنشاء نبض عندما يتم إيقاف تشغيل إشارة التردد اللاسلكي مؤقتًا. لتحقيق معدل تكرار مرتفع، يتطلب وسط الكسب ضخًا مستمرًا بينما يتم تشغيل المفتاح Q- بشكل متكرر. على العكس من ذلك، للحصول على أقصى قدر من طاقة النبض، يلزم الضخ النبضي (مثل ضخ المصباح الوامض) مع معدل تكرار منخفض.
يستخدم تبديل Q السلبي- أداة امتصاص قابلة للإشباع بدلاً من المعدِّل النشط. على سبيل المثال، يمكن أن يستخدم ليزر Nd:YAG بلورة Cr⁴⁺:YAG كممتص قابل للإشباع. في حين يمكن اختيار بلورات ماصة أخرى قابلة للإشباع لأطوال موجية مختلفة، فإن مرآة الامتصاص شبه الموصلة القابلة للإشباع (SESAM) مناسبة لمجموعة واسعة من الأطوال الموجية العاملة.
