目前高功率光纤激光器已在科研、民用和军事方面得到了广泛的应用,随着对光纤激光器功率的要求越来越高,其较大的表面积和体积比,已经不能满足散热要求。大量的热积累会对关键的功率器件造成热损坏,甚至影响光纤激光器的系统及性能。因此就需要采取有效的热控技术对高功率光纤激光器进行散热处理,以满足安全使用要求。本文以高功率光纤激光器为研究对象,根据光纤激光器关键功率器件的散热机理,在对水冷散热结构优化的基础上,提出了一种基于相变储热的空间用高功率光纤激光器的无水冷却技术。主要工作如下:首先,分析了光纤激光器系统的组成和工作原理,对不同的产热部位进行产热机理和热分布规律研究,搭建相应的产热数学模型,分析了热效应对不同的关键功率器件的性能影响。针对地面和空间的不同工况条件,选用水冷和无水冷却两种不同的热控技术对激光器进行散热。其次,在ICEPAK中建立水冷板结构有限元仿真模型,设置相应的边界条件,对流道结构、流体流速等多因素进行研究,分析其对散热效果的影响。在Pro/E中建立无水冷却的热缓冲装置模型,在Workbench中进行有限元热分析,增加半导体制冷(TEC),进行相变储热冷却的强化研究,优化散热效果。最后,对优化的结果进行实验研究,对比仿真结果,分析了误差产生的原因,相互验证了仿真和实验的可靠性与准确性,从而真实地反映了不同的散热措施,不同的参数对散热效果的影响。结果表明:水冷散热中水冷板的结构、流体的流速、流道的截面积对水冷的散热效果影响程度较大。基于相变储热的无水冷却,通过增加金属导热和热电制冷的方式可有效减缓相变材料的潜热阶段,使潜热的时间延长了15%,降低了光纤激光器的工作占空比,与铝热沉相比质量减小了60%,满足空间全固态、轻量化要求。在此基础之上,又进行了千瓦级光纤激光器的整机水冷和无水冷却设计。为高功率光纤激光器的散热提供了理论支持和实际应用经验。因此,研究高功率光纤激光器的热控技术,尤其是空间用高功率光纤激光器的热控技术,对后续高功率激光器的设计和优化具有工程实际应用价值和理论指导意义。