Q-vaihto on menetelmä korkean-intensiteetin, lyhyt-pulssisen lasersäteilyn tuottamiseen; sen perustoimintaperiaate on seuraava: Ensinnäkin vahvistusväliaine pumpataan optisesti, mutta resonanssiontelo pidetään korkealla-häviötasolla (eli alhaisella Q-kertoimella); näin ollen energiaa ei voida ottaa laservalon muodossa. Menetelmät, joita käytetään tämän häviön moduloimiseen, voidaan yleisesti luokitella joko aktiivisiksi tai passiivisiksi. Tämän jälkeen häviö resonanssiontelossa vähenee äkillisesti. Tässä vaiheessa vahvistus ylittää merkittävästi onkalohäviön, jolloin onkalon sisäinen teho kasvaa eksponentiaalisesti{10}}alkaen tyypillisesti vahvistusväliaineen heikosta fluoresenssista,{11}}kunnes vahvistus kyllästyy ja teho alkaa jälleen heikentyä.
Tällaisen valopulssin tuottaminen mahdollistaa suurimman osan vahvistusväliaineeseen varastoidusta energiasta poistamisen. Korkeiden pulssienergioiden saavuttamiseksi vahvistusväliaineen on kyettävä varastoimaan huomattavaa energiaa; tämä edellyttää pitkää ylemmän-tilan käyttöikää, korkeaa laser-aktiivisten ionien tai atomien tiheyttä ja vahvistusta, joka ei ole liian korkea. Tämä jälkimmäinen vaatimus on ratkaisevan tärkeä; muutoin vahvistettu spontaani emissio (ASE) rajoittaisi energian varastointia, mikä edellyttäisi erittäin suurta alkuontelohäviötä ennenaikaisen laservärähtelyn estämiseksi. Yleisimmin käytetyt vahvistusvälineet Q-kytketyissä lasereissa ovat harvinaisia-maa-seostettuja kiteitä ja laseja; näin ollen solid-state laserit edustavat yleisintä Q-kytketyn järjestelmän tyyppiä. Kuitulaserit voidaan kuitenkin konfiguroida myös Q-kytkettämään toimintaan, ja kuituvahvistimiin yhdistettynä ne pystyvät tuottamaan poikkeuksellisen korkean keskimääräisen tehon.
Aktiivinen vs. passiivinen Q--kytkentä: Aktiivinen Q--kytkentä sisältää tyypillisesti akustisen-optisen modulaattorin resonanssionteloon moduloimaan aktiivisesti onkalohäviöitä. RF-signaalin ohjaama akusto-optinen modulaattori saa valonsäteen poistumaan resonanssiontelosta ensimmäisen-kertaluvun diffraktion kautta, mikä aiheuttaa merkittävää häviötä. Pulssi syntyy, kun RF-signaali kytketään hetkellisesti pois päältä. Korkean toistotiheyden saavuttamiseksi vahvistusväliaine vaatii jatkuvaa pumppausta, kun Q--kytkin laukeaa toistuvasti. Päinvastoin, maksimaalisen pulssienergian saamiseksi tarvitaan pulssipumppaus (kuten salamalampun pumppaus) yhdistettynä alhaiseen toistotiheyteen.
Passiivinen Q--kytkin käyttää kyllästyvää vaimentinta aktiivisen modulaattorin sijaan. Esimerkiksi Nd:YAG-laser voi käyttää Cr4+:YAG-kidettä kyllästyvänä absorboijana. Vaikka muita kyllästyviä absorboivia kiteitä voidaan valita eri aallonpituuksille, Semiconductor Saturable Absorber Mirror (SESAM) sopii useille toiminta-aallonpituuksille.
