Chuyển mạch Q-là phương pháp tạo ra bức xạ laser xung ngắn-cường độ cao; nguyên tắc hoạt động cơ bản của nó như sau: Đầu tiên, môi trường khuếch đại được bơm quang học, nhưng khoang cộng hưởng được duy trì ở mức suy hao-cao (tức là hệ số Q-thấp); do đó, năng lượng không thể được chiết xuất dưới dạng ánh sáng laser. Các phương pháp được sử dụng để điều chỉnh tổn thất này có thể được phân loại rộng rãi là chủ động hoặc thụ động. Sau đó, tổn thất trong khoang cộng hưởng giảm đột ngột. Tại thời điểm này, mức tăng vượt quá đáng kể mức mất khoang, khiến công suất trong khoang tăng theo cấp số nhân-thường bắt đầu từ sự phát huỳnh quang mờ nhạt của môi trường khuếch đại-cho đến khi mức tăng bão hòa và công suất bắt đầu suy giảm một lần nữa.
Việc tạo ra xung ánh sáng như vậy cho phép trích xuất phần lớn năng lượng được lưu trữ trong môi trường khuếch đại. Để đạt được năng lượng xung cao, môi trường khuếch đại phải có khả năng lưu trữ năng lượng đáng kể; điều này đòi hỏi thời gian tồn tại ở trạng thái-trên dài, mật độ nguyên tử hoặc ion hoạt động-laser cao và hiệu suất khuếch đại không quá cao. Yêu cầu sau này có tầm quan trọng đặc biệt; mặt khác, sự phát xạ tự phát khuếch đại (ASE) sẽ hạn chế việc lưu trữ năng lượng, do đó đòi hỏi tổn thất khoang ban đầu cực kỳ cao để ngăn chặn dao động laser sớm. Phương tiện khuếch đại được sử dụng phổ biến nhất cho laser chuyển mạch Q-là các tinh thể và kính pha tạp-đất-hiếm; do đó, laser trạng thái rắn-là loại hệ thống chuyển mạch Q-phổ biến nhất. Tuy nhiên, laser sợi quang cũng có thể được định cấu hình cho hoạt động chuyển mạch Q{11}}và khi kết hợp với bộ khuếch đại sợi quang, chúng có khả năng cung cấp công suất trung bình cực cao.
Chuyển đổi Q-chủ động và thụ động: Chuyển đổi Q-chủ động thường kết hợp bộ điều biến quang âm thanh- bên trong khoang cộng hưởng để chủ động điều chỉnh tổn thất khoang. Được điều khiển bởi tín hiệu RF, bộ điều biến quang-âm thanh làm cho chùm sáng thoát ra khỏi khoang cộng hưởng thông qua nhiễu xạ-thứ nhất, do đó gây ra tổn thất đáng kể. Một xung được tạo ra khi tín hiệu RF bị tắt trong giây lát. Để đạt được tốc độ lặp lại cao, môi trường khuếch đại yêu cầu bơm liên tục trong khi công tắc Q-được kích hoạt lặp đi lặp lại. Ngược lại, để thu được năng lượng xung tối đa, cần phải có bơm xung (chẳng hạn như bơm đèn flash) kết hợp với tốc độ lặp lại thấp.
Chuyển mạch Q{0}}thụ động sử dụng bộ hấp thụ bão hòa thay cho bộ điều biến hoạt động. Ví dụ, laser Nd:YAG có thể sử dụng tinh thể Cr⁴⁺:YAG làm chất hấp thụ bão hòa. Trong khi các tinh thể hấp thụ bão hòa khác có thể được chọn cho các bước sóng khác nhau, Gương hấp thụ bão hòa bán dẫn (SESAM) phù hợp với nhiều bước sóng hoạt động.
