随着计算机和各种通信网络的日益普及,保密通信已成为计算机通信、网络、应用数学、微电子学等有关学科的研究热点。混沌运动是指在确定性非线性系统中出现的类似随机的行为。混沌信号具有遍历性、非周期、连续宽带频谱、似噪声的特性,特别适合于保密通信领域。混沌同步的实现为混沌保密通信提供了理论基础,使得混沌同步及其应用研究成为21世纪大有发展前景的高新科技。作为光通信系统中最理想光源的半导体激光器,通过反馈或外部注入可以产生较大混沌载波带宽和高维混沌,从而成为目前的研究热点。基于此,本文将对半导体激光器基于外部光反馈的混沌特性和同步原理及其在同步保密通信应用进行研究。本文首先系统的介绍了混沌理论的产生与发展,混沌的定义,混沌的基本特征,通向混沌的道路及混沌同步的定义,混沌同步的一般判别法,并在此基础上对基于反馈的混沌同步方法进行详细介绍。然后研究半导体单模激光器的混沌特性。单模激光器的输出经过短时间的弛豫振荡之后便达到稳定,不会出现混沌,因此本文研究通过反馈使其增加一个自由度而达到混沌。反馈主要有两种方法:光电反馈和全光反馈;其中全光反馈同步系统分为:相干光反馈和非相干光反馈,本文简要介绍了光电反馈,然后分类介绍全光反馈。相干光反馈同步系统又分为:完全同步系统和强注入同步系统。从Matlab模拟的发射系统和接收系统的输出可以知道,完全同步系统中两激光器的输出完全一致,这必须要求两激光器高度一致;而强注入同步系统中,接收端的激光器处于锁定的状态,副激光器的输出只会呈现出和主激光器的输出轨道相似的运动,因此对两激光器没有特别的要求。在对参数失配模拟中我们也可以看到,完全同步对参数失配非常敏感,只要存在很小的频率失谐或参数失配将很大程度的影响系统的同步性能,因此完全同步在实际中是很难实现的,而强注入同步对参数失配又具有极好的容忍性,这就很可能导致数据在传输过程中被偷听者窃取。本文重点研究的非相干光反馈同步系统是近年来提出的一种新型的混沌保密通信方式中,由于非相干光反馈同步系统中的反馈光仅作用于载流子密度而不作用于光场,因此频率失谐不影响系统的同步。本文根据非相干光反馈同步系统的理论模型,数值模拟了系统的内部参数失配对系统同步性能的影响。结果显示:非相干光反馈对参数失配的敏感度相对于相干光反馈同步系统来讲介于完全同步与强注入同步之间,因此它既具有强注入同步系统一样易于实现的优点,也保留了对参数失配的一定敏感性。最后在非相干光反馈同步系统中对三种频率信号的调制和解调进行数值模拟后得到,在信号调制时,不同频率的信号都能很好地隐藏于混沌光中。在信号解调时,调制频率为250M时,采用CSK(chaos shift keying),CMS(chaos masking)都能很好地解调出信号;但随着频率的增大到2.5G时,CSK便不能解调出信号,CMS的解调质量变差;当频率再次增大到12.5 G时,CSK,CMS都不能解调出信号;而ACM(additive chaos modulation)即便在调制频率高达12.5G时,也能很好地解调出信号。