随机数在蒙特卡洛模拟、扩频通信、雷达测距、信息安全等领域中有着非常广泛的应用。尤其,在保密通信领域,产生安全可靠的随机数关系到国防安全、金融稳定、商业机密、个人隐私等众多方面。传统的物理随机数发生器多利用电阻热噪声、振荡器抖动和混沌电路等作为物理熵源,但受限于这些熵源的带宽,其速率有限,距离现在的高速通信速率有很大差距。近年来,混沌激光由于其高带宽、幅值随机变化、易集成等特性,适用于高速物理随机数的产生。然而,由于半导体激光器驰豫振荡限制了功率谱的带宽和平坦度,外腔谐振导致混沌信号在外腔周期处具有明显的时延特征,及其外腔半导体激光器的幅度振荡不均衡等问题,极大地限制了物理随机数的熵源速率,恶化了随机数的随机性和可靠性。针对上述问题,本文提出了基于延时相干相位调制、多频正弦相位调制和随机相位调制反馈原理的三种宽带复杂激光混沌熵源产生方案。通过数值仿真基于延时相干相位调制和多频正弦相位调制的激光混沌熵源模型,将混沌信号的有效带宽从原来的10.5GHz分别提高到了81.4GHz和48.6GHz,同时提升了信号频谱的平坦度。与原始混沌信号相比,完全抑制了信号的时延标签(time delay signature,TDS)。进一步研究了反馈强度、延迟时间、单模光纤的色散系数和相位调制深度等参数对混沌信号的带宽和复杂度的影响,优化了系统的参数。最后,从实验上验证了基于随机相位调制反馈的激光混沌熵源模型,其输出光的时域波形更密集,幅值概率分布像高斯分布一样对称,射频谱被明显展宽且更加平坦,有效带宽从原来的8.8GHz提高到了22.4GHz,TDS被完全抑制。基于上述三种宽带复杂激光混沌熵源,将它们产生的输出光经过光电探测器转化为电信号后,在采样率分别为250GS/s、100GS/s和100GS/s的时钟触发下,经过8位ADC量化结合延迟异或处理,分别保留最低有效位3位、3位和4位,最终获得了等效速率分别为750Gbit/s、300Gbit/s和400Gbit/s的高速随机数。进一步研究了生成的随机数的随机性和均匀性,并且其全部通过了NIST测试。