随着人类社会信息时代的到来,人们对通信的需求呈现加速增长的趋势。发展迅速的各种新型业务对通信网的容量提出了更高的要求。运用光波分复用技术提高光纤通信的容量已经成为光纤通信领域的一个研究热点。在密集波分复用系统中,为避免传输中严重的信道间串扰,需要激光光源的谱宽窄到埃的量级,并且要求激光器的工作波长极为稳定,同时还要求激光器的工作波长可连续调谐。此时,普通的半导体激光器不能满足要求。利用光纤光栅优异的选频特性和工作波长的稳定性,可以制成光纤光栅激光器。光纤光栅激光器具有增益高、散热好、吸收和辐射带宽大、频率啁啾效应小、抗电磁干扰,温度膨胀系数小、输出稳定、光谱纯度好等特点,有望在未来的DWDM 网络中取代半导体激光器。本文所做的主要工作包括以下几个内容: 1.详细概述了光纤光栅激光器的发展概况及特点。2.从麦克斯韦方程出发详细推导了周期性介质波导的耦合模方程。介绍了一种可以分析任意折射率分布的光纤光栅的传输矩阵方法。首次提出将折射率的变化和相位的变化统一到一个方程中,克服了以往对不同类型的光纤光栅进行分析需要采用不同的方法的弊端。对均匀光栅,啁啾光栅,相移光栅,取样光栅的反射谱特性进行数值模拟分析,得到了光栅各参数的变化对光栅反射谱特性的影响规律。同时发现,取样光栅的反射峰的间隔仅由光栅周期决定,和采样率无关,而某些文献则要求采样率小于10%。3.概述了光纤光栅写入法的研究情况,总结了光纤光栅的制作技术,对光纤的光敏性、成栅的光源和光纤光栅的各种写入方法进行了详细地介绍。4.论述了光纤光栅激光器的基本原理,分析和比较了各种单波长和多波长光纤光栅激光器的结构和实现方法以及各种光纤光栅激光器的优缺点。5.提出了基于取样光栅的大范围调谐光纤光栅激光器的设计方案。通过对光纤光栅的光谱特性和激光器的传播方程的分析,得到了阈值泵浦光功率、掺铒光纤长度、光纤光栅反射率与激光器输出光功率之间的关系。从理论上推导了光纤光栅激光器波长漂移量与应力,温度,压力的线性调谐关系。同时还对DBR 光纤光栅激光器提出了改进意见。该方案采用两个信道间隔不同的取样光栅来构成DBR 光纤光栅激光器的两个谐振腔。其激射波长则由两个光栅的重叠峰的波长决定。利用各种调谐技术对其中一个光栅进行调谐,可以实现激射波长的离散调谐。同时对两个光栅进行调谐,则可以实现激射波长的连续调谐。调谐的范围和两个光栅的反射峰的距离差有关。此方案可以实现固定波长或任意波长的激光输出,扩大了激光器的调谐范围,能够满足光纤通信和传感系统对大范围调谐窄带光源的要求。若两光栅为等同光栅,则此方案还可以实现多波长的激光输出。