KMLabs使用紧凑型氦气低温冷却系统或液氦低温冷却系统。该冷却系统结构紧凑，完全互锁，免维护，并可根据需要配置为高级减震系统，以满足要求特殊应用的需求，例如CEP稳定系统。

所有KMLabs系列放大器均采用激光放大晶体的低温冷却。KMLabs在单级钛宝石超快放大器系统中拥有放大器低温冷却技术。该技术也适用于多级系统中的第一个放大级。虽然其他供应商可以并且确实在第二或后续放大阶段使用低温冷却，但其益处远低于在第一级实施低温冷却时的益处。这种系统设计赋予了KMLabs提供多种重复频率和多样化功率系统的独特能力。

无论是在再生放大器还是多通放大器中，第一级放大器是对有害的热透镜效应影响最为敏感的。这是因为在第一级放大时，激光光斑尺寸较小和并且需要多次通过增益晶体。虽然在不进行低温冷却的情况下稳定泵浦功率大于20W的第一级放大器是可能的，但是整个系统的运行会受到严格的限制，如果不进行光路重新准直，系统只能运行在某个特定的功率水平下，即只能在某个特定的能量和重复频率下运行。而且，即便如此，更高阶的像差在这个泵浦功率水平下仍然存在，这会严重限制了光束质量。虽然空间滤波可以恢复光束质量，但是需要以激光效率为代价。

低温冷却的优点非常显着，而且实施它的技术简单、可靠且成本效益高。将钛宝石晶体冷却至50-80K就可以使得被放大光束的热致畸变降低超过200’。泵浦功率为25W时，热透镜在室温下相当于2.5厘米的透镜，但是在77K时，却相当于大于10米的透镜。在泵浦功率为100瓦时，热透镜在300K时小于1厘米，但在77K时仍为数米。