随着现代社会的不断创新与进步,激光研究技术在不断地发展与提高,应用领域也在不断地扩大,科学家也对高效激光介质进行着不停地研发。以激光二极管为泵浦工具的固体激光器,融合了两者的优点,成为了激光器研究与发展的主流之一。高功率激光器在各行业的应用越来越多,研究在泵浦辐射时激光介质吸收的部分能量转化为热量更加有意义。热可以使晶体物质内部不断升温甚至产生热应力,发生形变,出现应力双折射和热透镜效应。这些问题有可能会破坏激光介质的光学特性,使光束质量变差,更有可能导致介质断裂,尤其是在固体激光器用激光二极管进行端面泵浦时,因为泵浦本身的特点,会在激光晶体表面集中在一定范围内,形成一个微小的光斑,会导致热功率密度在这个范围内变的非常大,所以对激光晶体工作物质的热学问题做更深层次的钻研是非常有必要的。以激光二极管为泵浦工具的固体激光器为研究基础,参考工作系统对晶体的冷却效果,本文对LD端面泵浦的方片与圆棒Nd:YAG激光器所产生的升温、形变与热应力进行了研究,主要内容为以下几点:1针对Nd:YAG激光工作材料,建立了含有空气热交换系数的热传导物理数学模型。介绍了之前研究者对含有冷却系统的激光器的研究,泵浦工作时晶体材料温度的主要计算方法一般采用的是数值算法和解析算法,并且介绍了两者之间的区别。2针对激光作用于含有冷却系统的方片Nd:YAG激光晶体的工作特性,设计了与之相应的热传导数学物理模型,根据数学物理方法,结合直角坐标系下的初始条件与含有空气热交换系数的第三类边界条件,对激光作用与Nd:YAG晶体材料的传热模型,利用贝塞尔函数以及超越方程等知识进行求解,得到了LD端面泵浦方片Nd:YAG激光物质的温度场解析解。同时利用晶体热形变与温度场的关系,计算出工作物质的热形变表达式。在Mathematica软件中,输入相应的公式,定义并计算了方片Nd:YAG晶体的温场和热形变分布。并且研究了主要影响因子变化时,对晶体温度场和热形变的影响。3针对激光作用于含有冷却系统的圆棒Nd:YAG晶体材料的运行特性,基于圆棒晶体结构,定义了相应的热传导数学物理方程,根据柱坐标下第三类边界条件以及初始条件,得到了圆棒Nd:YAG工作物质内部温度场的解析解,根据温度、形变、与热应力的胡克定理关系,在圆棒激光晶体中,得到了满足平衡、几何以及物理三个方程的热应力的一般解析表达式。使用Mathematica软件定义温度场与热应力,并且进行了模拟与仿真。分析了激光功率、光斑半径、空气热交换系数等影响因子对Nd:YAG晶体材料的温度场、热形变以及热应力的影响。求解得到的解析表达式可以清楚地反映出各个因子对温度场、热形变和热应力的影响规律,能为激光设计中温度控制以及系统优化提供理论依据,具有重要参考价值。