通过数值计算和实验研究了外部光注入和光反馈双重调制的半导体激光器混沌有效带宽和延时特征。实验结果表明，该方案可以获得较大的混沌信号带宽，与单一光反馈调制的半导体激光器相比，双重调制的半导体激光器的延时特征明显减弱。这与数值计算的结果吻合得较好，说明该方案能更好地提升基于混沌激光保密通信的保密性能。同时实验研究发现，激光器在频率负失谐区域能够获得更大的有效带宽和更小的延时特征峰，在频率正失谐区域延时特征抑制会有明显的恶化。

为了测量微纳光纤直径, 采用了液体浸没强度检测法。首先对微纳光纤-液体圆柱形波导结构进行理论分析, 得到了整根微纳光纤附加损耗与外形参量的对应关系, 搭建了微纳光纤直径测试实验系统, 并对两组直径不同的微纳光纤进行了测试。结果表明,直径为2.7μm时, 直径测试最小分辨率约为3nm, 4根微纳光纤的直径偏移量分别是40nm, 30nm, 80nm和20nm; 直径为4μm时, 直径测试最小分辨率约为12nm, 4根微纳光纤的直径偏移量分别是60nm, 90nm, 10nm和30nm, 有较好的直径一致性, 证明了液体浸没强度检测法的可行性。此研究对微纳光纤进一步走向实用提供了技术支持。

研究了光反馈、光相位调制和外部光注入三种混沌激光系统的延时特性和有效带宽,分析比较了延时特征峰的强度大小、周期特征和带宽宽度以及三种系统应用于保密光通信系统中的优缺点。基于实际应用,对光注入混沌激光系统时多个物理参数对延时特征峰和有效带宽的影响进行深入研究,发现通过调整驱动激光器外腔时延和注入时延拓展保密系统参数空间具备可行性,匹配合适的反馈强度和注入强度既能有效抑制延时特征峰,又能增大其有效带宽。

双光反馈和双光注入作为抑制光反馈混沌激光器延时特征峰的两种重要方案, 本质上都是通过马赫-曾德尔干涉仪对延时特征峰进行抑制。总结了两种方案中干涉仪对延时特征峰的抑制规律, 系统分析了干涉仪在抑制延时特性中的作用与机理。当干涉仪的两臂接近相等时, 两路混沌激光的电场强度和相位具有较强的相关性, 光的叠加以相干叠加为主, 混沌激光的延时特征峰随τd(由于干涉仪两臂存在光程差产生的时间延迟)呈周期性变化；当干涉仪的两臂臂长相差较大且不成比例时, 两路混沌激光的电场强度和相位的相关性降低甚至消失, 光的叠加为非相干叠加, 但是对延时特征峰的抑制仍由干涉项决定, 主延时特征峰不随τd变化, 同时产生新的延时特征峰。

分析了一种展宽半导体激光器混沌载波发射机带宽的方案，即混沌光注入的外腔反馈半导体激光混沌发生器。利用数值模拟的方法分析了主从半导体激光器中失谐频率、注入强度、主从激光器偏置电流和从激光器的反馈强度对混沌载波发射机带宽的影响以及主激光器反馈强度对混沌载波信号反馈延时特性的影响。确定了能将混沌有效带宽展宽到25.8 GHz的参数组，该带宽约为半导体激光器原始混沌带宽5.1 GHz的5倍。

针对无反馈互耦合垂直腔面发射激光器(VCSELs)系统的混沌输出不能同时实现时延特征隐藏和带宽展宽的问题，通过对无反馈互耦合VCSELs系统中的一个激光器增加外反馈，数值分析了单端反馈互耦合VCSELs混沌输出的时延特征和带宽。结果表明，反馈强度、频率失谐和互耦合强度影响单端反馈互耦合VCSELs混沌输出的时延特征和带宽。有反馈端激光器不能同时实现时延特征隐藏和带宽展宽，无反馈端激光器可以在合适的互耦合强度和频率失谐参数区间内同时实现时延特征隐藏和带宽展宽。改变反馈强度不影响无反馈端激光器实现时延特征隐藏质量和带宽，但会影响无反馈端激光器同时实现时延特征隐藏和带宽展宽的频率失谐区域位置，且增大反馈强度时频率失谐区域位置整体向负失谐区域移动。

提出利用双光反馈(DOF)主半导体激光器(SL)双光注入(DPI)到从SL的方案来隐藏混沌激光光强和相位的延时特征峰, 利用自相关函数和互信息函数对不同方案下延时特征峰的抑制情况进行了对比分析。研究结果表明, 对同种类型的激光器, 在相同参数区间内, DOF-DPI方案与其他方案相比, 具有更好的抑制效果; 另外, 带混沌光注入的方案对相位延时特性的抑制要比对光强延时特性的抑制效果好; 在延时特征峰抑制到相同水平的前提下, DOF-DPI方案比其他方案具有更宽的参数区间。

基于光反馈垂直腔面发射半导体激光器(VCSELs)混沌驱动同步，提出了一种光反馈VCSELs混沌保密通信系统。通过模拟信号和数字信号在该系统的混沌保密通信的实现，验证了该系统的可行性。进一步利用该方案实现了对文字和数字图像的保密通信，并对解密图像及原始图像灰度值的差值做了相关计算。数值模拟结果说明该通信方案具有良好的解密效果。

将主动被动同步法改进后，用于对长延迟状态下电光双稳态系统进行混沌控制和同步研究，分别采用单向驱动方法和驱动耦合方法研究电光双稳态系统的混沌控制和同步。数值模拟表明，在适当参数条件下应用单向驱动方法，驱动系统可以将响应系统控制到各周期状态，且驱动系统的状态决定了响应系统的状态；适当选取耦合系数和驱动强度，两种方案都可以实现驱动系统与响应系统之间的混沌同步。从同步效果上来看，驱动耦合方法所需耦合系数更小，可控的耦合系数范围比较广，同步效果更好。

从理论上分析了电光双稳态系统的稳定性，通过图解方式研究了各不动点的稳定性.用数值求解的方法，确定了分岔点的具体位置，分析了该系统是经过倍周期分岔和阵发混沌途径产生混沌.数值模拟由系统状态随参量变化的分岔图和最大李雅普诺夫指数随参量的变化关系，表明本文的理论分析结果是完全自洽的.