为了研究大功率CO2激光发射过程中输出窗口吸收激光能量产生热性能变化的问题, 建立了输出窗口传热学和结构力学耦合非稳态模型, 通过对模型进行有限元分析得到表征输出窗口变化的温度、热变形和热应力等参数分布。首先, 针对大功率CO2激光特点, 讨论了输出窗口材料GaAs和ZnSe的物理特性。然后, 基于10 kW级大功率CO2激光器光学谐振腔结构和输出窗口材料物理特性, 建立了输出窗口传热学和结构力学的有限元模型。最后, 利用COMSOL软件对该模型进行求解, 得到以GaAs和ZnSe为材料的输出窗口的温度、热变形和热应力等参数分布, 并对比分析不同窗口材料对参数的影响。研究表明: 在10 kW级激光作用下, ZnSe窗口温升小于GaAs窗口; 两种输出窗口产生μm量级热变形; 由于GaAs材料的热导率高, GaAs窗口的热变形和热应力分布更为均匀。