特别是对于具有高脉冲能量的系统，各种非线性效应会使脉冲的时间和空间形状失真，甚至由于自聚焦效应而损坏放大器。抑制这种影响的有效方法是使用啁啾脉冲放大器（CPA），其中脉冲首先被色散加宽到例如1ns的长度，然后被放大，最后被色散压缩。另一种不太常见的替代方案是使用子脉冲放大器。另一个重要的方法是增加放大器的模面积以降低光强度。

对于单通放大器，只有当脉冲长度足够长以允许脉冲通量达到饱和通量水平而不引起强非线性效应时，才有可能进行有效的能量提取。
对超快放大器的不同要求反映在脉冲能量、脉冲长度、重复率、平均波长等方面的差异。因此，需要采用不同的器件。以下是针对不同类型的系统获得的一些典型性能指标：
掺镱光纤放大器可以在100MHz下将10ps的脉冲串放大到10W的平均功率。（具有这种能力的系统有时被称为超快光纤激光器，尽管它实际上是主振荡器功率放大器设备。）使用具有大模面积的光纤放大器相对容易实现10kW的峰值功率。但如果使用飞秒脉冲，这样的系统将具有非常强的非线性效应。从飞秒脉冲开始，然后是啁啾脉冲放大，可以很容易地获得几微焦耳的能量，或者在极端情况下大于1 mJ。另一种方法是在具有正常色散的光纤中放大抛物线脉冲，然后对脉冲进行色散压缩。
多通体放大器，例如基于钛：蓝宝石的放大器，可以提供大的模面积，从而产生1J量级的输出能量，具有相对低的脉冲重复率，例如10Hz。为了抑制非线性效应，需要几纳秒的脉冲拉伸。后来压缩到20fs，峰值功率可以达到几十太瓦（TW）；最先进的大型系统可以实现大于1PW的峰值功率，这在皮瓦的数量级上。例如，较小的系统可以在10kHz下产生1mJ的脉冲。多通路放大器的增益通常在10dB的数量级上。