随着通信技术的不断发展,通信容量的不断增加,具备高速、高保密性的混沌通信系统成为了大家争先研究的热点。基于半导体激光器(Semiconductor laser,SL)的激光混沌系统具有大带宽、高复杂、易实现等优势,更加适用于高速保密通信。近十几年来,国际上对半导体激光器的混沌同步特性及其在光保密通信系统中的应用进行了大量研究,并提出了很多混沌保密通信方案。其中大多集中于单向通信系统,然而这种单向通信方案并不能满足大量通信的需求,双向以及多向的通信方式更适用于现代通信的发展。本文概述了混沌及其同步基本理论,数值分析了基于双向耦合系统的混沌同步特性,本文在双向耦合系统的基础上进一步研究了双向耦合半导体激光器串联系统的通信情况。在这个串联结构的混沌通信系统中：基于两个与同一激光器互耦合的激光器之间可以实现很好的等时同步和高质量、高保密性双向混沌通信。通过建立相应的理论模型,研究了系统的双向通信性能、以及系统的保密性。研究结果表明：在合适的系统参数条件下,两个通信激光器的混沌输出虽然与中间激光器的混沌输出相差很大,但两个通信激光器的混沌输出却能实现非常好的无时间延迟的混沌同步；基于两个通信激光器之间的等时同步,传输20Gbit/s的信号时,解调信息Q因子可达到10以上。因此,该系统方案理论上可用于大容量信息的双向混沌保密传输。另外,我们对窃听者可能获取信息的各个途径进行了考察,结果显示该系统具有很好的安全性。