随着半导体激光器叠阵的快速发展，准三能级结构的Yb:YAG激光介质受到越来越多的关注，成为固体激光器领域研究的热点之一。其中，碟片激光器在晶体几何结构、冷却方式、多程泵浦技术等多项技术取得突破实现了高平均功率、高峰值功率和高转换效率的激光输出成为高端工业级及科研级固体激光器的典型代表。然而，在实现更高功率激光输出的同时，碟片晶体的热畸变特性及其光程差仍然是制约激光功率与光束质量进一步提高的核心因素之一。因此，开展对碟片激光晶体热畸变的光学诊断与分析为碟片激光器的进一步发展提供有利的技术支撑。本论文从准三能级结构的Yb:YAG晶体生热机理及温度特性出发，建立相应的数学模型，对光程差进行理论分析，指出了温度梯度、热应力及应变和晶体高反膜的形变是产生光程差的主要因素。并且采用泰曼格林干涉仪的实验装置及泽尼克（Zernike）多项式拟合分析的方法对碟片激光晶体的热畸变进行综合测量、诊断和分析，获得了碟片晶体在碟片激光器运行状态下光程差的分布，并对其球面部分和非球面部分进行了深入的研究。同时，对碟片激光器运行状态中振动源（水冲击振动和空气的热扰动等）进行了尝试性的测量和分析。