随机光纤激光器利用长距离无源光纤中的瑞利散射提供随机分布式反馈,利用受激拉曼散射提供被动增益,不需要传统光纤振荡器中的谐振腔结构,具有结构简单、时域稳定和转换效率高等优点,被广泛应用于通信、传感和成像等领域。本文基于文献报道的平均功率平衡模型,对影响随机光纤激光器功率提升的主要因素展开数值仿真研究。模拟计算半开腔结构随机光纤激光器的纵向功率分布和输出功率特性,理论预测采用低功率器件实现高功率光谱调控的可行性。针对随机光纤激光器功率提升的难题,提出偏振与泵浦时域特性调控的新方法。通过调控偏振相关的拉曼增益,使线偏振随机光纤激光器的输出功率提升约49.7%;基于时域稳定的超荧光光纤光源泵浦,获得了输出功率大于102 W、光谱纯度接近100%的随机光纤激光器,并且数值仿真结果显示,通过缩短被动光纤长度能够获得400 W以上的高功率输出。针对光谱调控的需求,对高功率随机光纤激光器的光谱可调谐和工作波段拓展进行实验研究。通过调控点反馈端的反射谱,首次实现了中心波长1095-1115nm、线宽0.6-2 nm范围内的可调谐随机激光输出。进一步地,采用瓦量级器件进行光谱调控,实现了百瓦级随机光纤激光器的波长与线宽同时可调谐输出。最后,基于具有特异拉曼增益谱的特种光纤,研究高阶级联随机光纤激光器在波长拓展方面的优势,获得了输出功率约32.2 W、光谱纯度约98%的1308 nm随机激光输出。