热容模式这一概念最早是由C.T.Walters等人在1995年提出来的。热容模式的核心思想是:激光器工作过程中不冷却;工作间隙进行快速冷却。在这种模式下,系统进行工作以前,首先将增益介质降到一定的温度(起始温度),发光过程中不对增益介质进行制冷,产生的废热将储存在介质内部;一定时间(如几秒钟或者是几十秒钟)停止工作后,对增益介质进行快速制冷,使之恢复到初始状态,然后进行下一轮工作。在这种模式下,增益介质进行均匀泵浦时,表面吸收的热量比中心要多,造成介质表面温度高,中心温度低,介质的表面表现为压应力;而稳态工作时,介质表面表现为拉应力。对于增益介质来说,其压应力的破坏阈值至少是拉应力破坏阈值的好几倍。这也就是固体热容激光器可以存储更多废热的原因。 国内对于固体热容激光器的研究起步较晚,对于热容模式下介质的热效应的研究甚少。基于此,本论文选择了介质的热效应作为主要研究方向。论文从热传导方程入手,开展了对热容模式脉冲工作方式下增益介质(包括钕玻璃棒和板条)的温度分布的研究,然后根据热弹性理论,给出了增益介质的应力分布模型;接着在Matlab环境中对增益介质的温度和应力分布模型进行了计算模拟,同时对热容模式脉冲工作方式下固体激光器的热效应作了定性的解释,和冷却模式下介质的温度和应力分布进行了比较;最后设计合理的实验来测量增益介质的温升。从而可以为固体热容激光器提供一个极限的工作时间或者工作温度;同时,知道了增益介质的温度分布,我们就可以对热畸变进行实时补偿,从而可以大大改善光束质量。