基于混沌的通信技术由于其在安全通信中的潜在应用而受到广泛的关注。混沌所表现出的复杂特性,如连续的宽频谱,天然的类随机性,长期不可预测性等,为其在保密通信方面的应用奠定了基础。如今,在光通信系统中,混沌信号已被用于加密和解密信息以提供安全性。与电混沌相比,半导体激光器产生的光学混沌具有更宽的带宽与复杂吸引子。激光混沌所具有的内在伪随机特性使得预测和重建动力学的过程变得非常困难。激光混沌对初始参数的极度敏感性使得系统能产生数量庞大的扩频码序列。因此光学混沌信号可以满足光多址系统的需求,成为扩频序列的新候选。随着研究的不断深入,人们发现半导体激光器混沌存在暴露安全性隐患的风险。常见的使用光反馈、外光注入、光电延迟反馈等方法产生的激光混沌随着系统反馈的引入而提高了攻击者利用时延信息重构混沌吸引子、非法截获消息的可能。系统中因附加反馈项而引入的时间延迟签名（TDS）可以使用标准的延迟时间识别技术从混沌时间序列中提取,从而容易被窃听者攻击,同时混沌的随机性也明显下降。一旦这些内外部参数被暴露,混沌动力学很容易重构,混沌系统的安全性就会受到损害。因此,研究延时签名隐藏技术对于防止混沌动力学的重构、增强混沌的随机性具有重要意义。本文结合当前热点,以基于混沌同步的保密通信技术作为研究对象,重点围绕具有相位共轭反馈的半导体激光器的信号源优化、混沌扩频保密通信系统设计方面展开研究,提出并且通过数值仿真实现了两种激光混沌扩频通信方案。具体的研究工作和成果如下:（1）设计了一个基于半导体激光器混沌同步的扩频保密通信系统。该系统由半导体激光混沌同步系统与扩频调制模块、光纤链路、相关解扩模块组成。利用相位共轭镜反馈与光电反馈回路激发半导体激光器产生混沌信号作为通信系统的扩频地址码,经电光开光、光参量放大器、半导体光放大器组成的扩频模块对消息进行扩频调制。在接收端,对传输信号与本地同步的混沌信号做相关运算从而恢复信号。通过计算激光器输出光功率信号的最大lyapunov指数与混沌吸引子,说明该系统能够产生高复杂度的混沌信号。通过对比收发端混沌信号时间轨迹和计算其互相关曲线证明了收发端的混沌同步。通过改变一些可控参数,利用自相关函数、延时互信息分析方法对光功率混沌信号的延时特征的幅值差异进行了探讨,证明这种双反馈机制可以完全隐藏延时特征,确保了系统的安全性。通过数值模拟5 Gbit/s基带信号的加、解密通信,表明经调制后信号频谱可扩展至23.45 GHz,且系统在无内外部噪声、干扰的情况下能够恢复信号。此外,模拟了色散、高斯白噪声对相关系数、误码率的影响,证明了相关解调方案比检测同步误差解调方案具有更佳的抗干扰性能。结果表明,该激光混沌扩频系统可在低至-3d B噪声水平下保持10-8误码率,具有良好的通信性能和保密性。（2）设计了一个基于双混沌激光系统的扩频保密通信系统。带有相位共轭反馈的主激光器注入副激光器产生的混沌输出作为加密“1”比特信号的地址码,基于该混沌系统结构,设计了一个注入耦合混沌同步激光系统作为“0”比特信号的地址码,利用两个电光开关进行混沌扩频。在接收端,对传输信号与本地同步的混沌信号做相关运算从而恢复信号。通过计算激光器输出光功率时间轨迹的分岔图、最大lyapunov指数、混沌吸引子研究系统的混沌动力学特性,说明该系统可以生成具有高复杂度的混沌。通过改变可控参数,分析系统延时特征的幅值变化规律,证明该混沌半导体激光系统能够隐藏延时特征,使窃听者重构其混沌动力学变得非常困难。通过绘制两个混沌信号的互相关曲线证明了混沌信号良好的互相关特性;利用2 Gbit/s基带信号模拟了该系统的扩频通信,通过实验验证了基带信号经调制后频谱被展宽至20.36 GHz。最后,研究了系统在不同噪声水平下的误码率,结果表明,该双混沌扩频通信系统能够在信噪比低至7.4 d B条件下实现高质量保密通信,具有良好的安全性与抗噪声性能。综上,本论文将扩频通信理论与半导体激光器混沌通信理论相结合,提出了两个基于同步混沌激光器的扩频保密通信系统,并且从动力学特性、延时隐藏性能、信息传输、误码率等方面进行了理论分析与数值模拟,是对激光混沌通信研究的探索,对于丰富和完善激光混沌通信理论具有重要意义。