随机光纤激光器是一种新型的光纤激光器,其结构上有别于传统激光器,无固定谐振腔,依靠散射提供随机反馈。效率高、结构紧凑、激射阈值低等众多优点使其成为军事、科技等领域一种重要的光源,受到广泛关注。目前报道的随机光纤激光器多是通过单模光纤的瑞利散射提供反馈。由于背向瑞利散射系数极低,往往需要长达千米量级的光纤以保证足够的反馈。针对长距离光纤给传统随机光纤激光器带来的泵浦效率低和稳定性差等缺点,本文设计了基于弱反射光纤光栅阵列的随机光纤激光器。论文主要工作内容如下:(1)随机分布反馈弱反射光纤光栅阵列研究。分析随机光纤激光器的光子局域化理论,基于传输矩阵法研究产生随机分布反馈的光纤光栅阵列透射率随光栅数量的变化规律。对随机分布反馈弱反射光纤光栅阵列的无源反射谱进行数值仿真,得到制作参数对其性能的影响规律。分别采用传统的相位掩模法和拉丝塔在线刻写方式制备光栅数量不同的随机分布反馈光栅阵列。(2)基于弱反射光纤光栅阵列的随机光纤激光器设计。分析掺铒光纤放大和半导体光放大的原理,研究各自的理论模型。基于Giles能级模型实现掺铒光纤增益系统仿真,选择合适的泵浦源并优化掺铒光纤长度;基于速率方程建立半导体放大的理论模型,仿真其增益特性。选取合适的增益方式及泵浦源,进行随机光纤激光器整体设计。(3)基于弱反射光纤光栅阵列的随机光纤激光器实现与测试。以全同弱反射光纤光栅阵列作为随机光纤激光器的反馈及选模器件,以掺铒光纤为增益介质搭建环形腔随机光纤激光器实验光路,并对激光器输出的各项指标进行测试。描述各指标测量方法,根据实验结果评估激光器系统性能,并提出相应改善方案。(4)基于弱反射光纤光栅阵列的可调谐和双波长随机光纤激光器设计与实现。在基于弱反射光栅阵列的随机光纤激光器光路中加入窄带可调光滤波器,通过调节滤波器的中心波长控制激光器输出模式,实现一定范围的激光器输出波长调谐,以满足传感系统对于可调光源的需求。利用保偏光纤双轴折射率不同的特性,在保偏光纤上刻写全同弱反射光纤光栅阵列,并以此实现随机光纤激光器双波长/单波长切换输出。