En el sistema láser de disco delgado, el medio activo del láser es un disco muy delgado con menos de 200-μm de grosor. El cristal Yb:YAG se estimula en la parte frontal a través de una pila de láser de diodos en un diseño casi bombeado por el extremo. La parte trasera se enfría en toda el área. Debido al pequeño espesor, sólo se absorbe una parte de la viga de la bomba. En un sistema óptico que consiste en un espejo parabólico y un espejo retro-reflectante (ver diagrama), la potencia no absorbida en cada disco será visualizada varias veces desde cada sistema láser de diodo para optimizar la eficiencia. Típicamente, se realizan hasta 32 pasadas de cada viga de la bomba. Un solo disco puede producir hasta 3,5 kilovatios de potencia, y estos láseres operan en el infrarrojo cercano a una longitud de onda de 1,03 μm A través de diseños innovadores, como el que se muestra en el diagrama anterior, se pueden conectar múltiples discos en cascada para lograr niveles de potencia más altos.
Debido a que el disco se puede enfriar en toda su parte trasera, la lente térmica se mantiene al mínimo. El flujo de calor y los gradientes de temperatura ocurren predominantemente en el eje, resultando en una distribución casi homogénea de la temperatura y en distorsiones mínimas del frente de onda. Gracias a estas ventajas, es posible conseguir una excelente calidad de haz incluso a altas potencias láser. La despolarización causada por el medio activo también es muy baja. Además, se puede lograr una escalabilidad de potencia sencilla mediante la variación del diámetro bombeado y de la potencia de la bomba.
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