本发明揭示一种具有高质量、稳定输出光束及长寿命高转换效率的非线性晶体的激光器。具体的，本发明揭示一种可以低温操作的锁模激光器系统，其可包含退火频率转换晶体及用以在所述低温标准操作期间维持所述晶体的退火状况的外壳。在一个实施例中，所述晶体可具有增加的长度。第一光束塑形光学器件可经配置以将来自光源的光束聚焦到位于所述晶体中或所述晶体接近处的光束腰处的椭圆形横截面。谐波分离块可将来自所述晶体的输出分成在空间上分离的不同频率的光束。在一个实施例中，所述锁模激光器系统可进一步包含第二光束塑形光学器件，其经配置以将椭圆形横截面的所要频率光束转换成具有例如圆形横截面的所要纵横比的光束。