随机数有着广泛的应用,在国家科技及信息安全领域扮演着至关重要的角色。随着现代计算和通信技术的发展,数据传输速率日益加快,对高速率高质量的随机数发生器要求也与日俱增。随机数发生器可分为两类：伪随机数发生器和物理随机数发生器。伪随机数发生器.利用确定性算法可产生高速率的随机数(速率可达几个Gbit/s),但由于它的确定性本质,其产生的随机数质量不容乐观。随机数的核心是不可确定性和非周期性,因而,高质量的随机数发生器应该利用物理随机现象来实现。这类基于物理过程实现的随机数发生器称为物理随机数发生器。尽管物理随机数发生器可大大改善随机数的质量,但传统物理熵源的窄带宽却限制了其发生速率,多数仅达几个Mbit/s.不同于传统的物理源,混沌激光具有高带宽、大幅度、类噪声的特点,它是一种产生高速随机数的理想物理源。截至目前,已经有很多基于混沌的随机数发生器方案被提出。但是,现有方案均是在电域中进行信号处理,其速率必将受到电子信号处理瓶颈的限制。本文提出的全光随机数发生器,是利用混沌激光,在光域中进行信号处理,最终实现了高速全光随机数的产生,可突破电子瓶颈的限制。我们的主要研究内容概括如下：1.归纳总结了已有随机数发生方法以及随机数的应用,分析了已有方法的优点和缺点。着重分析了基于混沌激光的随机数发生器,进而指明了在光域中产生随机数(全光随机数发生器)的重要性和意义。2.提出并论证了两套全光随机数发生器方案。方案一主要由超宽带混沌光源(随机数熵源)、萨格纳克干涉仪(全光采样器)、四分之一波长相移DFB激光器(全光比较器)构成；方案二则主要包含混沌光源、电光调制器和全光触发器等部分。研究表明,两方案的随机数发生速率均可达到Gbit/s量级。3.对产生的随机数信号进行了后续处理(即异或处理),以改善其随机性。并对最终产生的高速随机数进行了随机性检测。测试结果表明,全光随机数可成功通过随机性标准统计测试—-NIST测试。4.总结了我们的工作并对未来研究给出了几点建议。