：为解决脉冲激光二极管端面泵浦Nd:YAG晶体产生瞬态热效应的问题，对激光晶体内的温场分布进行了解析分析与定量计算。通过对脉冲激光二极管端面泵浦激光晶体工作特点分析，建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型，考虑到Nd:YAG晶体导热系数与其温度的函数关系，引入弦截法求解含时热传导方程，得出了变热传导系数方形Nd:YAG晶体时变温度场的一般解析表达式。定量分析了变热传导系数方形Nd:YAG晶体在不同超高斯阶次和光斑半径下内部温度场时变情况。计算结果表明：使用平均输出功率为60 W 的脉冲激光二极管端面泵浦掺钕离子质量分数1.0%的Nd:YAG 晶体，若入射的3阶超高斯光束泵浦光光斑半径为400 μm，则晶体尺寸为4 mm×4 mm×8 mm的Nd:YAG晶体在达到准热平衡状态时的最高和最低温升分别为364 K和337 K。研究结果为正确计算Nd:YAG晶体温度场分布提供了方法，并对解决激光晶体热效应问题提供了理论依据。

针对脉冲激光二极管端面泵浦Nd:YAG圆棒晶体产生的热效应问题，考虑到导热系数与温度的函数关系，建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型，运用解析方法计算出Nd:YAG圆棒晶体温场分布。通过对激光晶体工作特点的分析，引入弦截法，得到变热传导系数Nd:YAG圆棒晶体的温场分布表达式。不仅定量分析了在不同脉冲宽度和光斑半径下Nd:YAG圆棒晶体内部温场时变情况，而且也计算了非稳态及准热平衡态时Nd:YAG圆棒晶体的温度场。计算结果表明，使用输出功率为60 W，脉冲频率为100 Hz，脉宽为2 ms的三阶超高斯光泵浦Nd:YAG圆棒晶体端面，则尺寸为φ4×8 mm3的Nd:YAG的圆棒晶体在达到准热平衡状态时，晶体内部最高温和最低温分别为369.1 K和340.5 K。研究结果为如何减小激光晶体热效应提供了一定的参考价值。

为了准确研究LD端面抽运圆棒热容激光晶体Nd∶YAG时产生的热效应, 采用以半解析热分析理论为基础、结合弹性力学理论的研究方法, 得出了圆棒热容激光晶体抽运阶段和冷却阶段的温度场、热应力场和端面形变量半解析计算方法。结果表明, 当抽运总功率为200W, 4阶超高斯LD对Nd∶YAG抽运2s时, Nd∶YAG圆棒热容激光晶体的端面最大应力为52.9MPa, 低于晶体断裂阈值下线的50%; 此时激光晶体端面形变为3.05μm。所得结果为优化热容激光器提供了理论支持。

为了计算二极管抽运Nd∶YAG晶体温度场及热形变场, 建立了端面绝热、周边恒温的晶体热模型。基于Nd∶YAG晶体导热系数及热形变系数与其温度的函数关系, 应用Newton切线法对热传导方程进行求解, 得到了变导热系数和变热形变系数矩形截面Nd∶YAG晶体端面抽运下的温度场和热形变场的一般表达式, 同时计算了Nd∶YAG晶体在不同抽运功率和抽运光斑半径下内部温度场和热形变场的分布变化。结果表明, 使用钕离子质量分数为0.01、尺寸为3mm×3mm×8mm的Nd∶YAG晶体, 在功率为60W、光斑半径为450μm的抽运光照射下, 变导热系数的Nd∶YAG晶体端面最大温升为55.7℃, 最大热形变量为2.85μm, 而按传统将Nd∶YAG晶体导热系数、热形变系数均视为定值时, 晶体端面最大温升为43.4℃, 端面最大热形变为2.84μm。

为了解决高功率绿光激光器非线性晶体腔内倍频非均匀温升对谐波转换效率的影响问题，对非线性晶体多模光束腔内倍频温度特性进行了解析研究。依据非线性晶体腔内倍频工作状态特点分析，利用热传导方程得到了非线性晶体腔内基波多模光束偏心辐射温度场的一般解析表达式。结果表明，若偏心辐射到晶体的多模束腰光斑为200μm，谐振腔内多模基波功率为500W，多模基波偏心辐射(偏心度ξ=0.33)KTP晶体内的最高温升为79.80℃，相对于同等条件中心辐射的最高温升83.14℃降低了4.0%;当基波入射非线性晶体偏心度增大时，可有效地降低KTP晶体的最高温升。建立的非线性晶体热分析模型符合绿光激光器的实际需要，对于消除非线性晶体热效应影响、提高激光器谐波转换效率具有指导意义。

为了研究矩形晶体Nd∶GGG受到具有高斯分布激光双侧错位抽运时，激光晶体内部温度场和热形变分布情况，采用以各向异性半解析热分析为基础的方法进行了研究。当用输出功率分别都为300W从Nd∶GGG晶体两侧面错位中心抽运时，高斯半径为9.00mm，最高温度出现在前抽运面，晶体内最大温度为309.73℃；分析了激光晶体工作的特点，建立了符合激光晶体的热模型，得出了矩形Nd∶GGG激光晶体温度场和热形变场通解表达式。结果表明，当侧面错位抽运长方体Nd∶GGG晶体10s时，最大热形变量为28.97μm，最大光程差为13.02μm；停止抽运200s时，晶体最高温升下降到1.01%。该研究结果为LD双侧抽运热容激光器的优化设计提供了理论依据。

为解决激光器非线性频率变换时非线性晶体的热效应问题, 解析地研究了激光器谐振腔内多模振荡状态下非线性晶体的温度分布。通过对激光器腔内模特点分析, 得出了谐振腔归一化的多模光束表达式。基于非线性晶体腔内变频工作状态分析, 建立了非线性晶棒热分析模型, 采用一种新的热传导方程求解方法, 得到了非线性晶棒多模变频工作状态下温度场的一般解析表达式。同时分析了激光器腔内基波功率、光斑半径对非线性晶棒温度场分布的影响。研究结果表明, 若腔内多模激光功率为 500W、光束腰半径为 80滋m时, KTP晶棒内最高温升为 126.3益。研究对于减小非线性晶体温升引起的相位失配以及提高激光器谐波转换效率将起理论指导作用。

为了研究脉冲半导体激光器端面抽运激光晶体产生的热效应，对激光晶体瞬态温度场以及热形变场进行解析分析与计算。考虑到脉冲LD出射光具有超高斯分布，且Nd∶YAG晶体热传导各向同性的特点，利用热传导Poission方程得到了超高斯分布脉冲LD端面抽运Nd∶YAG晶体瞬态温度场以及热形变场的一般解析表达式，定量分析了单脉冲抽运过程中超高斯抽运光光斑半径及超高斯阶次、脉冲宽度对Nd∶YAG晶体瞬态温场的影响以及准热平衡状态温度场的时变特性。结果表明，当脉冲LD端面抽运光具有3阶超高斯分布、抽运功率为80W、脉冲频率为100Hz、脉宽为200μs、钕离子掺杂质量分数为0.01的Nd∶YAG晶体瞬态温度场随抽运脉冲呈现出周期性分布，准热平衡状态的温度在25.5℃到29.2℃之间成锯齿形周期分布；晶体抽运面的热形变量在0.13μm和0.19μm之间也呈现出周期性变化。该研究对于脉冲LD端面抽运全固态激光器热不敏谐振腔设计具有理论指导意义。

为合理进行激光谐振腔设计，研制脉冲板条全固态激光器，利用热传导理论解析研究了脉冲激光二极管(LD)巴条侧面抽运激光板条热平衡时的温度场以及热形变场分布情况。通过侧面抽运激光板条工作特点分析，建立热分析模型，考虑到激光二极管阵列(LDA)抽运光具有超高斯分布而NdYVO4板条具有热传导各向异性的特点，利用Possion方程得出了准连续LDA侧面抽运热传导各向异性板条温度场分布的一般解析表达式。对比分析了NdYVO4与NdGdVO4板条在单脉冲侧面抽运与重复脉冲侧面抽运过程中的温度场分布情况，定量计算了达到热动态平衡时NdYVO4与NdGdVO4板条抽运面中心的热形变量。计算结果表明，达到热动态平衡时， NdYVO4板条的最大与最低温升值分别为34.8 ℃和32.4 ℃，而NdGdVO4板条的最大与最低温升值分别为30.2 ℃和27.0 ℃；NdYVO4板条热动平衡时最大与最小热形变量分别为0.98 μm和0.89 μm，而NdGdVO4板条的分别为0.29 μm和0.24 μm。

为了研究长方体型Nd∶GGG热容激光晶体的热效应，通过对激光晶体工作特点的分析，采用半解析各向异性热分析方法，建立了符合实际工作状态热模型，对长方体型Nd∶GGG热容激光晶体进行了热分析，得到了激光晶体抽运阶段和冷却阶段晶体内部温度场计算公式，定量分析了晶体宽度和厚度对温度场的影响。结果表明，当使用输出功率为8100W、脉冲频率500Hz、脉冲宽度0.2ms的LD抽运晶体4s时，抽运面中心最高温升为169.1℃;停止抽运120s时，晶体最高温升下降到0.97%。所得结果为热容激光器的优化设计提供了理论依据。