本文主要研究激光器的混沌动力学性质及其混沌控制与同步的理论与方法。全文主要完成了以下五个方面的研究工作: 一、综述了激光以及激光混沌理论的发展历史;在前人的研究成果的基础上,对用三种混沌调制方法调制后的半导体激光器的混沌动力学特性以及单模腔损耗调制CO2 激光器的混沌动力学特性进行了更深入的理论和数值模拟分析;对洛沦兹-哈肯激光模型以及腔内倍频Nd:YAG激光器的混沌动力学行为作了简单分析。二、综述了激光混沌控制与同步的研究现状;简单介绍了混沌控制与混沌同步的基本概念;重点介绍了十余年来具有代表性的激光混沌控制方法如延时反馈控制法、外场注入控制法和单色性控制方法以及具有代表性的激光混沌同步方法如光注入反馈同步法、变量耦合法及反相位同步法。三、提出了采用加入乘法滑模变结构控制的方法实现了对外腔反馈式半导体激光器的混沌控制。该方法的优点是系统既能很快地获得稳定的输出激光,又能根据工程需要实现激光输出功率强度的灵活调整。理论分析和数值计算结果表明控制结果具有很强的稳定性和鲁棒性。研究结果对改善实际激光系统稳态输出的快速性、输出功率的灵活可调性和能量转换效率有较好的参考价值。四、提出了采用参数自适应控制方法,对1 .55μm电流调制半导体激光器系统的增益进行自适应调制,将激光输出控制在所需的输出强度上。用该方法可以根据不同的控制目标选择不同的控制强度,在控制范围内能很快地获得所需的稳定的输出激光。研究结果对改善实际激光系统稳态输出的快速性、输出功率的灵活可调性和能量转换效率有较好的参考价值。五、分析了储存环型自由电子激光器的混沌动力学行为,提出了在激励系统与响应系统中分别加入与系统外加调制项频率相同的耦合强度周期变化的双向耦合项的方法,在短时间内实现了两个储存环型自由电子激光器的混沌同步运行。用Lyapunov 函数对时间的导数的统计平均值小于零的方法,来验证实现同步的可能性。数值模拟和理论分析结果一致表明,该方法可以实现响应系统与激励系统的同步运行。研究结果对于实现两个激光器安全、高速的混沌同步通信有较好的参考价值。