?高功率、高亮度激光有著極其重要的應(yīng)用價值。固體熱容激光器以其獨(dú)特的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，有效避免了實(shí)時冷卻固體激光器中由于冷卻梯度造成的各種不良熱效應(yīng)，有望成為實(shí)現(xiàn)電激勵、節(jié)能型、高平均功率、高亮度激光輸出的有效手段之一。 熱管理系統(tǒng)是熱容方式工作激光系統(tǒng)最關(guān)鍵的子模塊之一，如何有效管理并合理控制激光介質(zhì)在周期性抽運(yùn)負(fù)載作用下產(chǎn)生的廢熱，是一個亟待解決的新穎課題。本論文主要針對固體熱容激光器增益介質(zhì)的瞬態(tài)熱致效應(yīng)及熱管理系統(tǒng)的原理設(shè)計展開研究，主要貢獻(xiàn)或創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1）、結(jié)合固體熱容激光器的技術(shù)特點(diǎn)，系統(tǒng)地分析了目前國內(nèi)外關(guān)于固體熱容激光器（SSHCL）的最新技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢?；赟SHCL總體設(shè)計方案，對構(gòu)成該激光系統(tǒng)的原理設(shè)計方案及其總體設(shè)計中的功率標(biāo)定等問題進(jìn)行了闡述。 2）、基于傳熱學(xué)理論，建立了固體熱容激光介質(zhì)在抽運(yùn)光熱作用下描述其內(nèi)部熱分布的數(shù)學(xué)模型；借助有限元仿真軟件ANSYS，對幾種摻釹激光介質(zhì)在熱容方式下的熱力學(xué)特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，重點(diǎn)對雙側(cè)對稱激光二極管陣列抽運(yùn)摻釹釓鎵石榴石激光晶體（Nd:GGG）在熱容工作下的瞬態(tài)溫度場及應(yīng)力場進(jìn)行深入的研究，分析了多種復(fù)雜邊界條件下熱致效應(yīng)對激光輸出特性的影響?？偨Y(jié)出高功率全固態(tài)激光系統(tǒng)在熱容運(yùn)轉(zhuǎn)方式下受熱負(fù)載的規(guī)律。 3）、通過模擬計算熱容激光介質(zhì)在冷卻階段中，不同冷卻方式下的溫度及熱致效應(yīng)的變化過程，以及冷卻相關(guān)參數(shù)對換熱效果的影響，研究了適用于熱容板條固體激光器的冷卻手段，總結(jié)出SSHCL冷卻階段激光增益介質(zhì)的冷卻特性。 4）、通過分析熱容激光介質(zhì)的冷卻特性，結(jié)合實(shí)際激光器件的構(gòu)型，提出了一套能實(shí)現(xiàn)板條熱容激光介質(zhì)良好熱流控制和高效冷卻的熱管理系統(tǒng)方案。通過數(shù)值模擬，驗(yàn)證了該方案的可行性。 5）、提出了一種薄片激光器熱管理結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。該結(jié)構(gòu)由雙薄片激光增益介質(zhì)及雙金剛石熱沉組成，冷卻介質(zhì)在兩片金剛石熱沉之間形成的冷卻通道內(nèi)流通。通過計算，將其與其它熱管理結(jié)構(gòu)的冷卻效果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了該熱管理結(jié)構(gòu)的可行性。它適合于實(shí)時冷卻方式運(yùn)轉(zhuǎn)的薄片激光器，具有易于實(shí)現(xiàn)模塊化和功率的定標(biāo)放大等特點(diǎn)。 本論文的研究工作將為高功率、大能量固體熱容激光系統(tǒng)的總體設(shè)計特別是熱管理系統(tǒng)的設(shè)計提供重要的、可供參考的依據(jù)，同時對實(shí)時冷卻方式工作的激光系統(tǒng)也具有重要的參考價值。