Thermische Verfahren zur Leistungs- und Energiemessung sind solche, bei denen Strahlungsenergie absorbiert und in Wärme umgewandelt wird, was zu einem Temperaturanstieg im Absorber führt. Die absorbierte Energie wird dann durch eine Funktion gemessen, die den Temperaturgradienten zwischen dem heißen Bereich (wo der Laser auftrifft) und einem kühlen Bereich (wo die erzeugte Wärme abgeführt wird) berücksichtigt. Diese Messung kann mit Hilfe von Thermoelement-Arrays (Thermosäule) durchgeführt werden. Die Temperaturdifferenz erzeugt eine Spannung am Ende jedes einzelnen Thermoelements und die resultierende Gesamtspannung ist proportional zur einfallenden Leistung oder Energie.
