混沌，是确定性非线性动力学系统中一种貌似随机的行为。众所周知，自然界中广泛地存在着混沌的现象。其中，单环掺铒光纤激光器和双环掺铒光纤激光器等混沌/超混沌系统在光学和通信领域有着重要的应用。因此，对混沌动力学特性、混沌控制和混沌同步等理论与应用的深入研究，有着巨大的科学意义和应用价值。本文的主要工作有：（1）简要介绍了混沌的定义及其基本特性。概述了混沌（特别是激光混沌）研究的历史和现状，包括混沌控制、混沌同步、斑图和基于混沌系统保密通信等领域理论和实验研究的进展。（2）分析了单环掺铒光纤激光器与双环掺铒光纤激光器的混沌/超混沌特性。用N2个单环掺铒光纤激光器组成N×N激光器阵列，并采用周期的边界条件。基于二维耦合映像格子理论，讨论了激光器阵列斑图的形貌以及随时间的演化。通过调节不同的耦合系数、格点数目和周期数等参数，进一步分析了斑图的变化。（3）用两个双环掺铒光纤激光器超混沌系统分别作为保密信息的发送端和接收端，同时在发送端超混沌系统的参数上加载了多信道保密信号。依据Lyapunov稳定性原理，设计了优化的变形同步控制器和信号更新法则，保证了在接收端无失真地解调和识别出多信道的保密信息。（4）最后，对本文的工作就进行了简要地归纳和总结。同时，展望了光学混沌进一步深入研究的方向和目标。