Dans le système laser à disque mince, le milieu actif laser est un disque très mince avec moins de 200-μm épaisseur. Le cristal Yb:YAG est stimulé à l'avant par un empilement de diodes laser dans un design quasi-pompé. Le dos est refroidi sur toute la surface. En raison de sa faible épaisseur, seule une partie de la poutre de la pompe est absorbée. Dans un système optique composé d'un miroir parabolique et d'un miroir rétroréfléchissant (voir schéma), la puissance non absorbée sur chaque disque sera imagée plusieurs fois à partir de chaque système laser à diode pour optimiser l'efficacité. Typiquement, jusqu'à 32 passages de chaque faisceau de pompe sont réalisés. Un seul disque peut produire jusqu'à 3,5 kilowatts de puissance, et ces lasers fonctionnent dans le proche infrarouge à une longueur d'onde de 1,03 μm Grâce à des conceptions innovantes, comme celle illustrée ci-dessus, plusieurs disques peuvent être mis en cascade pour atteindre des niveaux de puissance plus élevés.
Comme le disque peut être refroidi sur toute sa face arrière, les lentilles thermiques sont réduites au minimum. Le flux de chaleur et les gradients de température se produisent principalement sur l'axe, ce qui permet une distribution presque homogène de la température et des distorsions minimales du front d'onde. Grâce à ces avantages, il est possible d'obtenir une excellente qualité de faisceau même avec des puissances laser élevées. La dépolarisation causée par le milieu actif est également très faible. De plus, il est possible d'obtenir une extensibilité simple de la puissance grâce à la variation du diamètre pompé et de la puissance de la pompe.
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