在现有的惯性约束核聚变装置中,为了获得短波长激光,需要将激光通过倍频模块中的KDP晶体以实现频率转换。本文研究的某原型装置中的倍频转换模块通常装有I类和II类两块KDP晶体以满足倍频转换的要求。大口径KDP晶体的倍频效率具有较高的温度敏感性,只有控制晶体温度,保证良好的晶体温度面均匀性才能保证晶体的倍频效率。针对KDP晶体的光学传热学特点以及倍频模块的结构特性,构建了简化的传热模型。依据传热模型,用等效传热热阻来解释倍频模块内部的传热状况,并对不同结构参数下等效传热热阻的变化进行了研究。依据倍频模块内部传热状况,提出了恒温热沉间接温控方案、恒温气体直接温控方案以及两者耦合的混合温控方案。针对恒温热沉温控方案自身的特点,建立了相应的温控传热模型,并将对晶体温度变化的研究转变为针对倍频模块内部各部件传热热阻的研究。为了简化传热分析的难度,将整个倍频模块分解为壁面以及KDP晶体组件两部分分别进行研究,简化后的KDP晶体组件与恒温热沉均为一阶热传递模型。对不同流道状况以及水流量下壁面的传热特性进行了相应分析,并获得了壁面传热热阻;针对KDP晶体组件,研究了倍频模块内部温度场与流场,得出KDP晶体的面最大温差小于0.15℃,KDP晶体组件温度可以用一个平均温度值来近似替代,证明了传热模型的合理性。通过对KDP晶体的稳态温度值与瞬态阶跃响应的研究,获得了KDP晶体组件的传热热阻。通过实验探究了恒温热沉稳定晶体温度,降低外界干扰的能力。并通过调节恒温水的温度达到控制晶体温升速度的目的。对利用恒温气体与KDP晶体组件直接进行对流换热的温控方案以及混合温控方案的传热温控效果进行了研究,通过实验获得了不同气体流量下晶体温度变化的规律以及动态响应特性,发现随着气体流量的增大,无论是恒温气体温控还是混合温控方式,晶体的传热特性都能够得到改善,其传热速度变快,动态响应时间缩短。最终对不同温控方案进行比较,得出混合温控方案是温控效果最好的温控方案。