碟片激光器的工作物质在几何结构上的优势结合Yb:YAG晶体材料本身的优良特性,使其具有高输出功率、高光束质量等优点。但在高温条件下,其工作物质的性能也将大打折扣,因此,碟片激光器需要高效的冷却技术。本文在射流冲击换热的理论基础上,采用模拟分析与实验验证结合的方法,对射流冲击冷却技术进行了优化设计。首先,结合碟片激光器冲击冷却的特点,介绍了射流与传热理论。然后,给出了模拟计算的分析模型及相应的属性与边界条件。在喷孔总面积一定的条件下,对其孔间距、孔径及冲击距离进行了模拟分析,发现孔间距、孔径与有效冷却范围之间有一个最佳配合关系,并以流体流速、换热系数、碟片温度的计算结果分析说明。对冲击距离模拟分析得到不同泵压下,碟片温度随冲击距离的变化,发现冲击距离也存在最佳值。另外,本文在模拟分析中还从冲击压强的角度综合考虑了不同喷嘴对冲击形变的影响,发现射流直径越大则冲击压强越大,而孔间距不影响冲击压强的大小。为了验证模拟分析的结论,在还原碟片热源形状的原则上,根据传热的基本原理设计了测量换热系数的实验。在对实验数据的计算和处理上,采用了拟合的方法得到能更准确评价喷嘴换热能力的参数——等效换热系数。实验结果与模拟分析的结论一致。冷却效果最好的喷嘴的孔间距为1.6mm,孔径为0.6mm,在3L/min的流量下,等效换热系数可达59000W/m2K。最后,设计了在实际碟片激光器上验证喷嘴冲击冷却效果的实验,其结果仍符合模拟分析的结论。