特に、高パルスエネルギーを有するシステムでは、各種の非線形効果によりパルスの時間的及び空間的形状が歪み、さらには自己集束効果により増幅器が損傷する。この影響を抑制する効果的な方法は、チャープパルス増幅器（CPA）を使用することであり、ここで、パルスはまず分散によって例えば1 nsの長さに拡幅され、その後増幅され、最後に分散圧縮される。もう1つの一般的ではない代替案は、サブパルス増幅器を使用することである。もう1つの重要な方法は、光強度を低下させるために増幅器のモード面積を増加させることである。

シングルパス増幅器では、強い非線形効果を起こさずに飽和フラックスレベルに到達できるようにパルス長が十分に長い場合にのみ、効率的なエネルギー抽出が可能である。
超高速増幅器に対する異なる要求はパルスエネルギー、パルス長、繰返し率、平均波長などの違いに反映される。そのため、異なるデバイスを採用する必要がある。以下は、異なるタイプのシステムに対して得られる典型的なパフォーマンス指標のいくつかです。
イッテルビウム添加ファイバ増幅器は、100 MHzで10 psのパルス列を10 Wの平均電力に増幅することができる。（このような能力を有するシステムは、実際には主発振器電力増幅器装置であるが、超高速光ファイバレーザと呼ばれることがある。）大きなモード面積を有する光ファイバ増幅器を使用すると、比較的10 kWのピーク電力を実現しやすい。しかし、フェムト秒パルスを使用すると、このようなシステムは非常に強い非線形効果を持つことになる。フェムト秒パルスから始まり、その後チャープパルス増幅であり、幾微ジュールのエネルギーを容易に得ることができ、あるいは極端な場合は1 mJより大きい。別の方法は、通常の分散を有する光ファイバに放物線パルスを増幅し、その後パルスを分散圧縮することである。
チタン：サファイアをベースとした多連体増幅器などは、比較的低いパルス反復率、例えば10 Hzなどの1 Jオーダーの出力エネルギーを生成するために大きなモード面積を提供することができる。非線形効果を抑制するためには、数ナノ秒のパルス延伸が必要である。その後20 fsに圧縮され、ピーク電力は数十ワット（TW）に達することができます。最先端の大型システムでは、1 PWを超えるピーク電力を実現することができます。これは、ピコワットの数レベルにあります。例えば、小さいシステムは10 kHzで1 mJのパルスを発生することができる。マルチパス増幅器の利得は通常10 dBの桁である。