Qスイッチ
アクティブQスイッチ方式では、Qスイッチの減衰率は外部から制御される。Qスイッチの具体的な実現方法は、機械的な機構(例えば、シャッターや、チョッパーホイール、回転するミラーやプリズム)を光共振器の中に組み込んでも良いし、何らかの光変調器(例えば、音響光学素子en:acousto-opticや、磁気光学効果を使った変調素子や、ポッケルスセルやカーセルのような、電気光学効果を使った素子)を使ってもよい。現代では後者がより一般的である。
減衰率の低減(すなわち、Q値の増加)は外部の信号、典型的には電気信号によって起動される。そのため、パルスの繰り返し周波数は外部から正確に制御することが出来る。光変調器は機械的な機構と比べて、一般的にQ値を低い状態から高い状態により高速に変化させることが出来、より良いQ値の制御につながると考えられる。加えて、光変調器は減衰される光が、その場で吸収されて消えるわけではなく光共振器から取り除かれるだけである場合が多く、それを他の用途に使うことが出来るというメリットがある。
具体的な応用としては、変調器が高減衰状態(低Q値)である時に外部に放出されるビームを別の共振器と光変調器を通じてカップルさせて、その光の状態(例えば、縦モードや、波長)を望むように制御することが出来る。こうすることで、変調器が低減衰状態(高Q値)になった時に、レーザー発振はこの制御された状態の光が種となって開始されるため、最終的にQスイッチから得られる強いパルスに引き継がれ、Qスイッチパルスの光の状態をこの制御された状態にすることが可能となる。
誘導放出のレートはレーザー媒質に入射する光の量に比例するため、光が往復しない状態ではほとんど誘導放出が起こらずに、レーザー媒質の励起に使われたエネルギーは、そのままレーザー媒質に蓄積されることになる。 自然放出やその他の過程によるロスが存在するため、一定時間経過後にレーザー媒質に蓄積されたエネルギーはある最大値に到達する。この状態のレーザー媒質のことを、飽和しているという。
理想的にはこの状態で、Qスイッチの減衰率を速やかに変化させる、すなわち、Q値を低い状態から高い状態に変化させて、共振器内部を光が往復出来るようにすると、直ちに、誘導放出による光増幅過程が開始する。レーザー媒質にすでに大量のエネルギーが蓄積されているため、光共振器の中の光強度は非常に急速に成長し、同時にレーザー媒質中のエネルギーは急速に消費され欠乏状態になる。その二つのプロセスが同時に急速に起こる結果として、ジャイアントパルスとして知られる、非常に高いピークパワーを持つ、短い幅のパルス光がレーザー装置から出力される。 例えるなら、ダムに貯まった水を一気に放出するようなものである。