中文摘要：

采用Yb 掺杂激光材料的重复频率高功率固体激光器是用于未来惯性聚变能源激光驱动器的重要发展方向。Yb材料具有高储能效率的特点，但Yb 材料属于准三能级结构，对温度比较敏感。所以作为激光放大器单元的关键技术，高效热管理与控制变得尤其重要。本课题针对Yb 材料的优缺点，提出了一种主动控制泵浦能量热沉积的新方法，即基于梯度掺杂晶体键合技术的Yb:YAG新型激光材料，实现"热沉积与冷却共面设计新思想"，满足器件高效率和优良热管理性能的双重要求。课题组开展了梯度掺杂Yb:YAG 材料的理论建模与模拟计算，针对梯度掺杂Yb:YAG 材料内各种热效应特性，建立了增益介质泵浦过程的三维含时多物理场耦合模型。对增益介质的温度、应力-应变、波前畸变、应力致退偏损耗与增益的特性进行了模拟计算；对不同介质、泵浦、冷却参数下介质的热特性与热效应特性进行了分析。根据分析的结果，进行了梯度掺杂介质的参数优化设计。采用优化设计的增益介质，开展了多片键合梯度掺杂Yb:YAG激光晶体材料性能实验研究，实验结果证实了使用多片键合晶体进行热管理的效果。实验中发现了荧光异常和介质断裂的问题，对上述现象的讨论为改进多片。