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随着现代通信技术的快速进步,通信容量的不断增加,迫切需要开发高速、高保密性的新一代信息安全保密通信技术。近几年,鉴于激光混沌保密通信在高速、大容量现代通信系统中的潜在应用价值,国内外针对系统同步特性研究给予了广泛地关注。但目前的研究对象(混沌同步和信号调制解调特性)还主要集中于同类型半导体激光器之间,而基于不同类型半导体激光器组成的同步系统,对其混沌和混沌同步特性的研究相对较少,并对相关的同步试验结果缺乏深入认知。为此,本文将对由不同类型半导体激光器组成的同步系统展开了混沌、混沌同步特性的理论研究,并对多模F-P半导体激光器(FP-LD)在外部多模强光注入时的调制响应特性给予了关注。研究内容主要如下:回顾目前激光混沌同步和半导体激光器调制响应特性的研究现状。对全光延时反馈FP-LD的动态混沌展开了数值仿真,并分析各个模式之间的同相和反相关联特性。针对FP-LD和DFB半导体激光器(DFB-LD)单向耦合混沌系统展开了同步特性的理论研究,其结果表明:FP-LD和DFB-LD在单向耦合时能够实现广义混沌同步,但系统模式注入方式和参数失配对同步性能有较大影响,结合DFB-LD光谱,给出了系统在多模式注入(MMI)下同步性比单模式注入(SMI)差的物理机制。随后,构建FP-LD和DFB-LD互注入耦合模型,并研究了注入偏置电流、互注入延迟时间和光注入强度对系统动力学特征和同步性能的影响,结果表明:虽然由FP-LD和DFB-LD分别构成的两个子系统不对称,但能实现互注入广义同步或局部同步;多模FP-LD所有边模因选择性模式注入而被强烈抑制,两个激光器的动力学特征在分岔图上表现出相似的变化过程。最后,对单个FP-LD和双DFB-LD组成的开环互注入耦合系统展开同步特性的理论研究,其结果表明:终端的两个DFB-LD在对称延时互注入时极易实现无时延的完全同步,而在注入延时非对称情况下,DFB-LD之间也能实现高性能的混沌同步(同步系数高达0.98)。无论系统注入延时对称与否,两个DFB-LD输出混沌信号关联函数半高全宽系数(FWHM)都低低至0.022ns,这对混沌雷达系统有明显意义。而当三激光器同步系统存在参数失配时,激光器之间的同步性能随着参数失配量增大而降低,但在参数失配±10%范围内,终端DFB-LD之间仍能实现较好的同步效果(同步系数大于0.90)。最后,本文对多模FP-LD在外部多模强光注入时的调制响应特性展开了理论研究。其结果表明:从FP-LD的调制响应特性与外部光注入强度、主从FP-LD之间的中心频率失谐以及模式间隔差等参数密切相关。合理选择系统参数,可以实现多模F-P半导体激光器28GHz的3dB调制带宽,此为自由运转时的5.5倍。