自1960年美国物理学家梅曼使用闪光灯泵浦红宝石晶体获得694 nm的红色激光以来,激光技术开启了高速发展的步伐,如今在现代社会生活的各个方面都出现了它们的应用。使用片状的掺杂晶体作为增益介质的微片激光器相比于传统的激光器有着体积小、光束质量高、单位体积功率大的优点,在光纤通信、空间通讯、大气研究、医疗器械等领域都有深入的研究。此外,微片激光器的双模输出拍频已经成为具备竞争力的光生毫米波方案。与普通的固体激光器一样,微片激光器的输出性能同样受晶体热效应的严重影响。本文对微片晶体的热效应进行了理论和仿真分析,并对晶体热效应引起的激光频谱特性变化进行了实验研究。具体有以下几个方面:(1)简单概述了微片激光器的发展历程,并介绍了光生毫米波技术的实现方案及应用前景,然后重点对国外和国内微片激光器的研究近况分别进行了说明。(2)阐述了激光产生的基础及稳定放大的条件,并探讨了激光器的三个组成部分,随后对常见的激光增益介质材料进行介绍和比较。在推导微片激光器的稳态速率方程的基础上,讨论了微片激光器的工作特性及其影响因素,为提高微片激光器的输出光束质量提供了参考。理论分析微片激光器的温度漂移现象,得到激光波长和晶体中心温度呈线性关系的结论。(3)理论分析微片晶体的热效应,并使用有限元法对微片激光器增益介质的热传导模型进行了研究。微片晶体热效应产生的本质原因在于泵浦源在晶体内部产生的废热,热效应会导致微片晶体腔长和折射率的改变。通过ANSYS热分析,得到了微片晶体的热传导模型。热分析结果表明,LD泵浦功率和温控温度二者与晶体中心温度均呈线性关系。在仿真数值范围内,热沉与晶体间的热传导系数只影响晶体温度差,选定合适的热传导方式能获得良好的散热效果,但存在散热极限。(4)对微片激光器的纵模理论及单纵模、双纵模的形成条件进行了介绍,通过实验对微片激光器的温度特性和热致频谱匹配进行了研究。实验结果表明,单频激光的功率与温控温度近似为负线性关系,温控温度每升高10°C,激光功率下降约18%;激光波长与温控温度呈正线性关系,单频激光的偏移率为9.4 pm/°C,双频激光的偏移率为10.9 pm/°C,由此确定温控实现激光波长线性偏移的可行性,并证实热传导系数不受温度影响;泵浦电流和温控温度满足特定的线性关系式dT_o/dI=-16.8°C/A时可维持单频激光的频谱匹配。