建立了激光晶体热传导模型。通过求解泊松方程, 得到了不同Yb3+离子掺杂浓度的Yb∶YAG晶体内温度场分布及由此引起的光程差和热焦距, 求出了在不同泵浦半径下的端面温度分布。研究结果表明: 随着Yb3+离子掺杂浓度的增加, Yb∶YAG晶体端面中心温度升高, 晶体中心轴温度衰减加快, 热焦距变小；随着泵浦光斑半径的增大, 晶体端面中心温度降低。这一结论对改善Yb∶YAG晶体热效应提供了理论依据。

为了改善激光晶体热效应，建立了矩形截面激光晶体热模型，通过求解热传导泊松方程，比较了矩形截面Nd∶YVO4和Nd∶GdVO4及Nd∶GdYVO4晶体的温度场分布和抽运端面的热形变，计算了由抽运端面热形变引起的光程差和总的光程差。由比较结果可知，在相同情况下，Nd∶YVO4,Nd∶GdYVO4及Nd∶GdVO4晶体的端面中心最高温升分别约为320℃,342℃和190℃，总光程差最大为1.7μm，2.11μm和1.3μm。结果表明，Nd∶GdYVO4晶体端面中心最高温升及总光程差均为最小，更适用于大功率LD端面抽运；对于大功率全固态激光器，由端面热形变引起的光程差对晶体热焦距有较大影响。

对激光二极管(LD)端面抽运圆柱状Nd:YAG晶体产生946 nm激光的热效应进行了分析,考虑了晶体的三能级结构和腔内传播功率分布,修改了热转换系数,得出了更符合实际的晶体内部温度场分布。在抽运功率为15 W时,晶体端面中心的温度由未修改参数前的156.83 ℃变为246.7 ℃,提高了89.87 ℃。对修改参数前后的热焦距进行了计算对比,并对热焦距进行了实验测量,实验结果与理论结果基本吻合。该方法适用于准三能级、三能级激光热效应研究,分析及计算结果为LD端面抽运的固体激光器件的热效应研究及谐振腔优化设计提供一定的参考。

通过对激光二极管(LD)端面抽运棒状Nd:YAG晶体的热效应进行理论分析, 考虑晶体内部抽运光束分布及连续抽运过程中晶体周边与冷却液之间的对流传热, 建立了更为合理的边界条件, 得出更符合实际的晶体温度分布场, 同时计算了晶体半径以及晶体散热面积对热效应的影响。研究结果表明, 考虑边界对流传热后, 计算的晶体中心温度升高, 晶体边界温度也相应升高, 相应的晶体热焦距稍有增加; 减小晶体半径, 晶体中心与表面的温度差均减小, 热焦距增大, 晶体热效应降低; 增大晶体散热面积虽然降低晶体内部温度场, 但由于端面抽运的特点导致晶体中心附近温度变化率增加, 反而使热焦距减小, 加剧了晶体热效应。

建立了激光晶体的热传导模型,通过求解泊松方程,得到激光晶体内温度和温度场分布,计算了由端面形变引起的光程差(OPD)和总的光程差,得到不同抽运功率下的热焦距,并通过实验进行了验证,实验结果与理论计算基本一致。当抽运功率为10 W,抽运光斑半径320 μm时,Nd:YVO4激光晶体端面形变引起的光程差占总的光程差的45%。抽运功率为24 W时,晶体热焦距为65.8 mm。提出激光晶体端面腔镜会加重激光晶体热透镜效应的结论。研究表明,对于大功率全固态激光器,由晶体端面形变引起的光程差对晶体热透镜效应有较大影响。对提高激光器的稳定性、研究晶体的热效应提供了理论依据。

研究了激光二极管(LD)端面高功率偏心抽运矩形截面激光晶体引起的热效应，提出偏心抽运矩形截面偏心度(ERS)的定义。通过求解周边恒温冷却Nd:GdYVO4激光晶体泊松热传导方程，得出了偏心度对晶体内部温度场的影响，以及温度梯度场的分布。研究表明：与中心抽运相比，偏心抽运时，激光晶体端面的最高温度有所降低，但温度梯度最高值升高，热畸变严重。