光纤激光器因具有光束质量好、转换效率高等优点而获得越来越广泛的应用。热是制约光纤激光器功率提高的重要因素,热对光纤激光器的光束质量、效率、可靠性等也有显著影响,对大功率光纤激光器的热分析研究具有重要意义。本文采用有限元法在合理简化处理的基础上分别建立了光纤激光器的泵浦源、光学模块和电源模块的初步模型。设计并完成了物理试验测试,校核修正模型,确定各类物理边界条件和参数,获得准确合理的有限元热分析模型。仿真计算结果与物理试验数据达到高度一致性,最大误差不超过10%。利用建立的有限元模型,对泵浦源进行了热-结构变形耦合分析研究,研究了其温度场分布、热特性规律和热引起的结构变形及热应力分布情况。对光学模块、电学模块进行了热特性分析,详细研究了不同工况下,重要部件的温度变化规律,整场温度分布的特点,以及不同外界环境温度与最高温度之间的关系。分析计算了在无冷却措施的两种工况下,泵浦源和光学模块在不同环境温度条件下恢复初温的理论时间,为散热结构的优化改进提供了依据。在热特性规律分析基础上,对泵浦源散热结构进行了研究,发现了基板和铜热沉尺寸与芯片最高温度之间的关系。其中,增大基板宽度和减薄基板厚度对改善芯片散热效果最显著,基板长度变化对芯片温度影响极小。铜热沉底座尺寸的变化对于芯片温度影响也很有限。通过合理改进设计基板和铜热沉的尺寸,芯片最高温度下降了3℃以上,优化效果良好。水冷措施是电源模块散热的决定性因素,功率元件的热串扰也是很严重的问题,针对电源模块提出了两大类散热优化设计方案,即改进水冷通道结构的4种方案,和优化功率器件布局的4种方案。仿真计算结果表明,两大类方案中各自最优的方案,改善效果均良好,最高温度均降低了4℃左右,且都改善了总体温度分布均匀性。