固体激光器泵浦过程中,由于晶体吸收的泵浦光有相当一部分转换为热能存储在晶体内部,再加之外部的冷却,使得晶体内温度分布不均匀,由此引起热效应。当高功率运转时,晶体的温度和应力场分布以及热效应成为激光系统设计、优化时首要考虑的因素之一。本文首先概述了LD泵浦固体激光系统的发展现状,阐明了LD泵浦固体激光介质的产热原因及常用的热管理方法,特别是对近年来出现的新型冷却技术进行了介绍。为了更好的研究激光介质热效应,于是对其温度和应力场进行理论分析,并给出了数学模型。利用有限元分析法,结合具体物理构型、激光晶体和LD泵浦源的各个参数,较为准确的建立了棒状激光晶体热分析的有限元模型,计算了晶体在不同冷却方式,不同边界条件下的温度场和热应力场的分布,尤其是对近年来提出的金刚石端面冷却结构进行重点研究。结果表明,端面泵浦结构下,由于最高温度主要集中在泵浦端面中心附近,为有效的减少热效应,应该采取端面直接冷却方案;此外,靠降低冷却介质温度和提高边界对流换热系数仅能降低晶体整体温度,而不能有效的减小温度梯度和改善温度场的分布,且对流换热系数达到最大值后继续强化外部换热将无济于事。而金刚石高的热导率保证了激光介质内的废热能够及时通过热导介质传导到周围环境中,模拟结果也表明:金刚石端面冷却结构大大减小了晶体的整体温度和温度场分布,成为冷却结构的重要选择之一。从热分析角度出发,对薄片激光器的部分参数进行优化设计,其中包括激光介质尺寸、输出耦合镜透过率和激光器腔长等。在以上优化设计的基础上着重研究了薄片激光器各个重要参数对其热效应的影响,计算结果显示级次为10的超高斯泵浦光,较大的泵浦光斑填充因子和仅泵浦区域水冷的冷却结构将得到更为均匀的温度场分布,从而减小热效应;与方形泵浦光斑相比,圆形光斑能承受更大的热应力,并且应力呈对称分布,避免了应力集中而且更易于补偿。以上结果为实际的薄片激光器设计提供了重要参考依据。