No sistema de laser de disco fino, o meio ativo de raio laser é um disco muito fino com menos de 200-μm espessura. O cristal Yb:YAG é estimulado na frente através de uma pilha de laser de diodo em um design quase bombeado. A parte de trás é arrefecida em toda a área. Devido à pequena espessura, apenas uma parte do feixe da bomba é absorvida. Em um sistema óptico que consiste em um espelho parabólico e um espelho retro-refletivo (consulte o diagrama), a potência não absorvida em cada disco será visualizada várias vezes a partir de cada sistema laser de diodo para otimizar a eficiência. Tipicamente, até 32 passagens de cada feixe de bomba são realizadas. Um único disco pode produzir até 3,5 quilowatts de energia, e esses lasers operam no infravermelho próximo a um comprimento de onda de 1,03 μm. Através de projetos inovadores, como o diagramado acima, vários discos podem ser em cascata para alcançar níveis mais altos de potência.
Como o disco pode ser arrefecido em toda a sua parte traseira, as lentes térmicas são mantidas ao mínimo. Os gradientes de fluxo de calor e de temperatura ocorrem predominantemente no eixo, resultando em uma distribuição quase homogênea da temperatura e distorções mínimas da frente de onda. Devido a estas vantagens, é possível alcançar uma excelente qualidade de feixe mesmo com altas potências de laser. A despolarização causada pelo meio ativo também é muito baixa. Além disso, a escalabilidade simples da potência pode ser obtida através da variação do diâmetro bombeado e da potência da bomba.
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