由于泵浦源和冷却系统共同作用，温度梯度由中心到边缘先增加后减小，距离中心0.4mm处温度梯度****。晶体温度分布若晶体侧面采用直接对流换热的冷却方法，如所示，冷却水温度20℃，对流换热系数6200W／（m2℃），端面与空气接触，空气温度20℃，对流换热系数27.5W／（m2℃）。晶体泵浦端面中心温度42.8℃，边缘26.4℃，端面中心与边缘温差16.4℃，中心温度比采用铜热沉通水冷却法下降了7℃，而且中心与边缘的温差缩小了1.1℃，可见，这种冷却方式下，晶体温度分布的不均匀性略有改变，热效应影响略有减弱。

　　液体的换热系数和温度对晶体温度的影响采用晶体侧面直接对流换热的冷却方法，晶体温度分布受到冷却水的对流换热系数和温度的影响。如所示，当改变冷却水的流速，即改变冷却水对晶不同对流换热系数下晶体端面径向温度分布体边界的对流换热系数分别为3000、4000、5000、6000W／（m2℃），可以得到晶体泵浦端面温度分布结果。当改变冷却水温度，并分别为10、12.5、15、17.5、20℃，可以得到如所示的温度分布结果。因此，当提高冷却水对流换热系数或者降低冷却水温度，晶体温度整体下降，但是温度梯度几乎不变。

　　端面对流换热冷却法在端面泵浦情况下，当晶体靠近泵浦源一端时温度迅速升高，而原有的冷却方式晶体靠近泵浦源一侧时散热效果不理想。本实验室曾采用直接对泵浦端面进行水冷的散热方法，结构其中O型环密封圈起到隔绝水流的作用（a）为整体结构剖面图；（b）为Nd：YAG夹持方式示意图。令冷却水温度20℃，对流换热系数6200W／（m2℃）晶体泵浦端面中心温度36.3℃，边缘23.3℃，两者温差13℃，比前两种冷却方式都低。因此，对晶体泵浦1端面进行直接水冷却不仅可以有效降低晶体温度，还可以改变晶体端面温度分布不均匀的现象。由于引起晶体热效应的主要因素是晶体温度分布的不均匀性，所以端面直接冷却的方法可以减小热效应对谐振腔的影响。

　　三种冷却方式的比较激光晶体散热的方法有很多，如气冷、液冷、热管冷却等，但是如何及时有效地散热依然是高功率固体激光器发展的关键。文中采用有限元方法计算得到三种不同冷却方式下，晶体温度场分布结果，如～图10所示。由可见，晶体泵浦端面中心温度最高49.8℃，边缘32.3℃，晶体端面温度变化最明显，端面中心与端面边缘温差17.5℃。三种冷却方式中，端面直接水冷却法的激光晶体温度最低，铜热沉通水冷却法温度相对较高；端面水冷情况下，晶体轴向温度最高值并非晶体端面，而是晶体内部，晶体端面形变量相对较小，可以保护端面镀膜不被损坏。

　　由理论分析可知：棒内温度分布不均匀使得棒端面形状发生改变，即端面形变效应，晶体棒端面纵向热形变分为端面伸长形变和端面鼓出形变两种，形变后晶体端面整体偏离未形变时的距离为晶体热致伸长形变；端面中心与边缘的相对形变为鼓出形变。由于棒内温度分布不均匀使得端面由平面变为了凸面，给激光器稳定运行带来不利的影响。模拟结果表明：采用铜热沉通水冷却方法，晶体端面伸长形变和鼓出形变量均比另外两种方式大；采用端面水冷方法时晶体形变量相对较小，因此这种冷却方式可以有效降低晶体温度，减小热效应对谐振腔的影响。