光纤激光器具有方向性好、抗干扰能力强、光学效率高、易于热管理、结构紧凑等优势,因而已经被广泛应用于通信、传感、材料加工、生命科学、国防军事、航空航天等领域。作为一种新型的光纤激光器,随机光纤激光器由于其独特的腔结构、光学特性、制作简单、成本低、以及在光学成像和光纤传感等方面的巨大应用潜力,使得其在最近的十年里获得了研究人员的广泛关注。利用随机光纤光栅提供随机反馈的随机光纤激光器,由于在泵浦阈值、光谱带宽、光学信噪比等方面具有更好的表现,因而成为了实现高性能随机光纤激光器的重要路线之一。但目前基于随机光纤光栅的随机光纤激光器尚未实现模式可控的低阈值激射、以及存在需要借助额外滤器和功率输出较低等瓶颈问题。因此,本论文围绕着基于随机光纤光栅的随机光纤激光器开展了系统研究,包括对随机光纤光栅本身以及随机光纤激光器结构的设计、优化与实验验证,提出并实现了4种高性能的基于随机光纤光栅的随机光纤激光器,取得的主要研究成果如下:（1）提出并实现了一种低阈值且激射模式可控的掺铒随机光纤激光器。利用飞秒激光刻写了反射率高达93.5%的高反随机光纤光栅来用于提供随机反馈,并通过传输矩阵法对其特性进行了理论研究,证明了其内部的光强分布会由于安德森局域化而呈现指数衰减。所演示随机光纤激光器离散的激射模式、仅5.7 m W的激射阈值、以及阈值附近仅约0.4 pm的窄带光谱揭示了安德森局域化效应给该激光器带来的特点以及对其性能的提升。通过调谐基于光栅的滤波器的中心波长实现了对随机光纤激光器激射模式的控制,并且对于所选择的3个激射模式,激光器均实现了长时间稳定运转。（2）提出并实现了一种无需额外插入滤波器也能够实现稳定单波长激射的掺铒随机光纤激光器。提供随机反馈的部分反射随机光纤光栅被设计成最高反射峰明显高于其他反射峰,从而确保激光器仅在随机光纤光栅的最高反射峰处激射（因在该处具有最低的激射阈值）。基于传输矩阵法计算表明部分反射随机光纤光栅的反射率应设计在30%～90%的范围内。所实现的激光器的阈值仅为6.4 m W。得益于飞秒激光刻写的该随机光纤光栅具有很好的高温抵抗力,我们进而演示了这种随机光纤激光器作为高温传感器的应用,实验表明该传感器能够长期稳定地工作在500℃的高温中,并具有高达70 d B的光学信噪比。（3）提出并实现了一种新颖的随机分布布拉格反射光纤激光器。利用飞秒激光制作的随机光纤光栅被设计成在对应高反光栅反射带内其最高反射峰显著高于其他反射峰,这使得所提出的掺铒随机光纤激光器在高反光栅的光谱滤波下能够获得稳定的单波长激射。该随机光纤光栅长达76 mm,所选择的激射区反射峰带宽仅为13pm。通过该随机光纤光栅对纵模的选择,随机分布布拉格反射光纤激光器实现了线宽为3.9 k Hz的单频激射。理论研究了该类随机光纤光栅的有效长度,并进而计算了该激光器的有效腔长为104 mm,这与实验测量的109 mm有效腔长基本吻合。（4）提出并实现了一种新颖的具有法布里-珀罗腔结构的高功率随机拉曼光纤激光器。利用飞秒激光刻写了长度仅为1.86 mm的低反随机光纤光栅,用于提供局域化的随机反馈。由于该超短随机光纤光栅各相邻反射峰之间的波长间距较大,这使得可以很容易利用激光腔另一端的高反光栅进行光谱滤波,从而较容易实现了单波长激射的高功率随机拉曼光纤激光器。该激光器的阈值仅为2.16 W,斜率效率高达91.56%,光学信噪比为55 d B,输出功率为6.44 W。理论计算同时表明这种腔长2 km的随机拉曼光纤激光器内大量纵模之间的四波混频效应使得激射谱的展宽符合类湍流的平方根展宽定律。