随机激光（Random Laser）是通过粒子散射或微腔提供光学反馈的一种激光器,依然需要增益介质,与常规激光器不同之处在于,随机激光不需要谐振腔即周期性结构的反射表面,光子被散射体局域在有源区域多重散射后被放大,这极大减小了激光器的尺寸,但也失去了对发射波长和角度的控制,如何驯服随机激光成为热门话题。为了减小发散角,光纤型随机激光器大展身手,它作为粉末、液体、薄膜型随机激光器的延展,近些年来受到越来越多的关注,一维光纤的结构让随机激光器的应用有了突出的特点,而聚合物极好的柔韧性使光纤型随机激光器有了更多种应用的可能。当光经过随机介质传播时,透射光强会随着传播深度的增加而逐渐降低,如果增大介质浓度从而缩短散射光波平均自由程,透射光会呈指数趋势下降,当平均自由程达到临界点,光在介质中的传播停止,光子被局域在某个位置,产生强局域化现象。所以长距离的随机激光器,其制作难度是可见一斑的,但其重要的应用价值激发了我们的研究兴趣。固体随机激光器,由于其突出的优点,展现出越来越多的重要研究价值。光纤型随机激光器作为三维固体随机激光器,其对于基础激光物理、随机散射和单模、窄线宽光纤激光器的研究具有重要的理论意义和应用价值。有效的利用随机激光器的各项优势如结构简单、成本低、窄线宽和低频率噪声等来改进和提升现有光纤激光器的结构和性能,将会对高速大容量光纤通信系统、长距离光纤传感和激光成像等领域的应用研究提供重要的保障。主要的研究方向为利用光纤型随机激光器的优势提升固体随机激光器性能,同时在理论分析和实验过程中,不断深入和完善对于光纤型随机激光器本质的认识。光纤型随机激光器经历了从非相干到相干,强随机结构到弱无序结构的过渡,而调控光纤型随机激光器出射光波长的研究还处在起步阶段,光纤的微结构对光纤的模式传输、阈值、波长调谐是深刻而重点的。在传统激光器中,光腔限制光子也决定了激光模式的基本特性,如波长、发射模式、指向性和偏振,如果把光纤的微结构和光腔理论结合起来,对出射波长加以限制和选择,这对光纤型随机激光器波长调控有鲜明的指导意义。本文的主要研究内容如下:一、纸基R6G浓度连续性变化的随机激光器的调控取消了谐振腔的随机激光器其代价是出射光的方向性、准直性、出射波段等指标调控难度的增加,随着研究的深入,随机激光的调控可分为机械调控,结构调控,分子调控,机械拉伸调控需要满足基底为柔性,结构调控要提前设计好相应的结构,一经设计完成不可更改,分子调控外界环境要求较高,本实验提出了一种简单易操作,无需特殊设计,适应能力强的随机激光调控方法,这对后续光纤型随机激光器的调控有指导意义。二、R6G量子产率对随机激光器特性的影响显然我们已经获得了可以用于实验的绝大多数染料的适用浓度,但其浓度对其产生的绝大多数影响的具体效果是不为我们所知的,本文选取一种优异发光性能的染料R6G作为研究对象,深入探讨其造成的影响,并给出了线性的优化结果,从离散化试验点,到连续的变化趋势,并考虑多重因素,给出表达式,在光子局域化理论的前提下,探究了R6G浓度对随机激光半峰全宽、阈值、出射光强度等性质的影响,重点讨论了在相同激励波长下,出射光波长和强度随浓度的变化趋势。三、虹吸法基本原理与操作流程虹吸管中液体的流动,基本原理是液体压差配合大气压力推动液体流动,通常情况下虹吸现象的驱动力主要是大气压,但是在一些特殊的极端情况下一些其他的力也会成为驱动力,例如,实验室中在真空环境下演示的虹吸现象,表明液体的表面张力有一定的贡献,论文这一部分详细介绍了虹吸法在制备过程中的操作流程。四、柱状光纤型聚合物随机激光器光子局域化的研究1958年Anderson建立了“安德森局域化”（Anderson Localization）模型,科研人员提出光子也存在局域化现象,本文从柱状光纤型聚合物随机激光器侧壁散射光强度入手,逆向研究了柱状光纤中传输的光的强度,在确定染料浓度、外壁材质和纤芯组成成分的情况下,发现光程存在一个临界值,当大于这个临界值时光的散射效应变强,径向出射光强度减弱,小于这个临界值时散射强度也逐渐增强,投射光强度并未减弱,达到临界条件时出射光的强度变强、准直性变好、侧壁散射减弱,进一步印证了光子局域化理论。五、空气泡（Air Bubble）光纤型聚合物随机激光器基于谐振腔纵模理论的调控特性研究基于谐振腔理论,本章设计并利用虹吸法制备了X型气泡双谐振腔光纤聚合物随机激光器,区别于传统的粒子散射采用两种非相干反馈（侧壁+聚合物）同时提供光学反馈,通过调整增益介质的浓度,获得分米量级长度的光纤型随机激光器,利用超声法使得X型微环状聚合物结构与空气泡均匀分布,制得的随机激光器具有高效率、窄带宽、双光谱调谐范围的优点,X型微环腔聚合物随机激光器可观察到明显的双模输出,实验与理论很好的吻合,推动了模式选择在弱无序结构中的理论理解,同时这一工作设计方案,对调控、优化多模式输出光纤随机激光器有指导意义。