对于棒状激光工作物质，侧面泵浦方式更易获得高功率，连续激光输出。在侧面泵浦方式中。泵浦光吸收分布是否均匀，对提高激光器的输出功率和光光转换效率有极为重要的影响。
棒状激光器侧面泵浦结构中常采用反射腔、柱透镜。为优化泵浦结构，本文提出一种新型泵浦组件。新型泵浦组件为管状（已申请国家发明专利，申请号 201110147755.0）有 n（n 为奇数）个沟槽，沟槽底部为弧形，具有一定曲率半径。在沟槽底部镀有 808nm 增透膜，在外表面两沟槽之间镀有 808nm 高反膜。
玻璃管外面开出沟槽，沟槽底部为具有一定曲率半径的弧形，与玻璃管内壁形成凹透镜结构，对泵浦光进行发散。对应沟槽底部的曲率半径不同，从而构造出发散能力不同的凹透镜结构。根据环绕激光棒空间分布半导体阵列数量的不同，所开沟槽数目可变。本实验采用的为经过快轴准直的半导体阵列。半导体阵列发出的泵浦光，快轴方向可以近似认为是平行光。根据厂家提供商导体阵列性能可知，经准直光束在快轴方向 0.6mm 范围内，包含了泵浦光全部能量。则近似认为泵浦光束为厚度为 0.6mm 的平行光。在同时考虑玻璃管材质，玻璃管厚度，冷却水层厚度，和激光棒尺寸，使用 ZEMAX 软件对泵浦光在激光棒内分布进行模拟。经 ZEMAX 模拟可以获得泵浦光经过新型玻璃管在激光棒上形成的几何分布。从而得出符合设计要求的泵浦组件参数。
经过 ZEMAX 模拟可得，对直径 7mm 棒沟槽底部曲率半径为 0.7mm；对于直径 8mm 棒，沟槽底部曲率半径为 0.65mm，管壁厚度为 3.5mm。
在半导体泵浦棒状激光器中，由于泵浦光能量未能全部转换成激光输出，在棒状激光工作介质中会产生较多的损耗热，其产生的主要原因有：
(1) 泵浦带与激光上能级之间的光子能量差以热的形式散逸到激光晶体基质中，造成量子亏损发热。
(2) 激光下能级与基态能级之间的能量差转换为耗散热。
(3) 因为激光跃迁过程中的荧光量子效率小于 1，所以除了产生激光外，其余能量产生热。
对于采用侧面泵浦方式的棒状激光器，激光棒是浸没在冷却液中。激光棒所产生的热通过棒表面流过的冷却液进行冷却。简化分析，可假设激光棒内部发热均匀，激光棒光学无限长，表面均匀冷却。这种情况下热流仅在径向，轴向上冷却液温度的端面效应和小的变化可以忽略。
通过前两个小节的分析可以看出，Nd:YAG 激光工作物质中的温度分布的不均匀会产生热应力，进一步会通过光弹效应使折射率发生变化，使原来的各向同性材料变为各向异性，即产生热应力双折射。
由于 Nd:YAG 单晶激光晶体是立方晶体，所以其光率体是一个圆球，但是它在热应力的作用下变为椭球。考虑常用的 Nd:YAG 单晶多用[1 1 1]方向，此时Nd:YAG 棒的圆柱轴呈[1 1 1]方向，晶体沿着此方向生长，激光也沿着此方向传播，因此分析主要考虑[1 1 1]方向的折射率变化。
对大功率棒状固态激光器而言，热透镜效应对激光器性能有较大影响。同时在固体激光器热稳腔的设计中，也需要知道激光棒的热透镜焦距值。所以，要获得激光棒的热透镜焦距值。通常测量热透镜焦距的方法有探测光束法、相干测量法、横模拍频法，利用光斑半径、发散角和热焦距关系式间接测量等测量方法。本文采用一种简单的测量连续大功率激光器热透镜焦距的方法。在大功率激光输出时，利用谐振腔的临界稳定条件计算有效热透镜的焦距。平行平面 谐振腔的临界稳定点是对工作介质的热透镜敏感函数。可以通过激光器的输出功率测量，记录由于有效热焦距使谐振腔通过特殊临界稳定的点，就能获得有效地热焦距值。
