流体直接冷却Nd: YAG片状激光器系统中,流体流经增益介质时存在水力入口段,使用Ansys仿真软件,讨论了不同水力入口段距离对流体热交换系数的影响,并在此基础上,将水力入口段距离进行分类,分析了水力入口段距离对热应力以及光束传输的影响; 模拟了不同冷却液的冷却效果; 研究了流体处于不同流动状态时,水力入口段距离与流体热交换系数的关系,以及水力入口段距离与增益介质温度分布的关系; 得到了这种高功率激光器冷却系统中,最佳水力入口段距离的范围。结果表明：流体流经增益介质时,不同的水力入口段距离只是规律性地移动了流体的热交换系数曲线,因此,避开流体热交换系数曲线中变化较大的区域,即0～2.25 mm范围内的水力入口段距离,可实现介质内更小的温度梯度,同时降低热应力以及波前畸变,从而实现更好的冷却效果。

通过对激光二极管端面抽运板条介质工作特点的分析, 从热传导方程出发, 对端面抽运、传导冷却的板条介质的温度场和热应力进行了理论计算。然后, 基于 LAS-CAD软件的有限元分析 (FEA), 分别对单一板条和复合板条的温度场和热应力分布进行了数值模拟。通过模拟结果可知, 采用复合结构板条介质不仅大幅降低了晶体的温度值, 减小了温度分布不均匀性, 还大大降低了热应力, 从而能有效地减轻了板条介质的热效应。

建立了激光二极管阵列快轴垂直于薄片表面、对快轴压缩、环绕侧面泵浦复合薄片激光器的数值模型。依据激光二极管阵列的输出光束特性, 运用有限元法, 得出了薄片内的泵浦光、温度和热应力分布。分析了温度和热应力与泵浦功率、换热系数和时间的变化规律。模拟结果表明：热破坏主要为复合面外侧的拉伸破裂；温度和应力的上升时间和恢复时间随泵浦功率的变化不明显, 随换热系数的增大而减小, 存在一个最佳的换热系数；考虑热力学参数温度相关性的稳态温度和应力要大于不考虑热力学参数温度相关性时的值。

为了分析薄片激光器的热效应, 建立了LD端面泵浦薄片激光介质的数值模型。考虑到介质与空气的对流换热和介质材料的热力学参数随温度的变化, 根据经典热传导方程和热弹性方程, 运用有限单元法, 得出了介质内温度和热应力的时空分布, 分析了温度和热应力与泵浦功率、换热系数和时间的变化规律。模拟结果表明: 热破坏主要为前表面光斑外侧的拉伸破裂; 温度和应力的上升时间和热恢复时间随泵浦功率的变化不是很明显, 随换热系数的增大而减小, 但随着换热系数的增加, 温度和应力的变化越来越小。

建立了激光二极管阵列端面抽运棒状激光介质的数值模型.考虑到介质与空气的对流换热和介质的热力学参量随温度的变化，根据经典热传导方程和热弹性方程，运用有限单元法，得出了棒状介质内瞬态温度、热应力和应变的分布.分析了热透镜焦距随抽运功率的变化规律，所得的规律与有关文献相符合.理论分析结果可为激光二极管阵列抽运固体激光器的结构优化设计和实验提供理论参考.

以二维模型为基础,对端面双向抽运双包层平面波导激光器的热效应进行了理论分析和模拟计算,并研究了影响双包层平面波导激光介质中热应力的因素。

针对高功率掺镱双包层光纤激光器热效应引起的光纤损伤情况，由热传导方程，结合边界条件推导了两端泵浦情况下双包层光纤激光器光纤内的温度分布及热效应引起的应力分布，并对光纤内的温度分布和应力分布进行了数值模拟.结合模拟结果，对光纤的损伤进行了解释,分析了引起光纤热效应的主要因素.对两端泵浦情况的模拟与分析符合高功率光纤激光器的实际工作情况，这对优化高功率光纤激光器的设计有一定的参考价值.