碟片激光器作为一种新型半导体泵浦固体激光器,其增益介质的独特形状能够对激光器运行时所产生的热进行高效冷却,具有同时实现高功率(高能量)以及高光束质量激光输出的能力。除了热效应问题,放大自发辐射(ASE)效应是制约碟片激光器实现超高功率输出的一个主要问题。特别是在大尺寸,大增益的碟片激光器中,ASE效应会消耗大量的上能级粒子数。本文提出了一个考虑了温度场分布的ASE效应计算模型。在考虑增益分布以及全部荧光分支的洛伦兹展宽的影响下,研究了碟片的ASE效应在碟片内的三维分布以及ASE效应的光谱特性。另一方面,Yb:YAG晶体由于其优秀的物理特性,成为了碟片激光器理想的激光介质。由于掺镱材料的准三能级结构特性使其对温度十分敏感,因此研究Yb:YAG激光器工作过程中的热效应显得非常重要。本文提出了一个研究Yb:YAG激光器准三能级产热过程的物理模型来计算碟片的热负载系数,模型中包含了四部分产热:自发辐射产热,激光产热,ASE效应产热以及上下能级的无辐射跃迁产热。结合速率方程模型和前面提到的ASE效应模型,得到了一个完整的关于碟片激光器的输出特性模型。由于模型中的参数会互相影响,因此使用一个数值迭代的方法来将三个模型耦合起来。通过模型的分析,由于碟片晶体温度场沿轴向分布的不均匀,造成了增益系数空间分布不均匀,加上碟片内部不同位置光子流放大路径的不同,在碟片晶体内形成了三维的ASE效应分布。碟片输出耦合镜的反射率与泵浦光斑的尺寸是影响碟片激光器内ASE效应,输出功率密度和阈值功率密度的主要因素。此外,模型还给出了碟片激光器在不同工作条件下的最佳耦合反射率,在大尺寸泵浦条件下,选择一个合适的耦合反射率对抑制ASE效应,实现高功率的激光输出是非常重要的。ASE效应还会影响碟片的热负载系数,特别在不出光工作的时候,ASE效应会使碟片晶体对泵浦光的吸收变高而导致晶体温度的上升。