하지만 고출력 레이저무기의 출력은 일반적으로 사용되는 레이저의 출력보다 훨씬 큰 kW급 출력이 기본이다.
앞서 설명한 흡수 및 산란, 대기 난류에 의한 손실은 대개 선형효과라고 정의되며 레이저 출력이 낮더라도 발생하는 현상이다. 하지만 고출력 레이저무기의 출력은 일반적으로 사용되는 레이저의 출력보다 훨씬 큰 kW급 출력이 기본이다. 이런 조건에서 발생하게 되는 비선형 효과로 열적개화 현상이 있다. 이는 고출력 빔이 대기를 통해 전파될 때, 에너지 일부분이 공기 중의 특정 분자와 입자상 물질에 흡수되고 이렇게 흡수된 에너지가 주변 공기를 가열하여 주변 공기를 팽창시키며 전파 경로를 따라 일종의 열 렌즈를 형성시킨다. 열 렌즈 효과로 인해 조사된 빔을 공간적으로 퍼뜨리며 전파 방향을 왜곡하여 목표물에서 빔의 형태가 크게 왜곡되어 조준한 점으로 빔이 조사되지 않는 것을 초래한다.