混沌作为非线性科学重要理论之一,其发展一直受到广泛关注。混沌表现出的复杂特性,如连续的带宽频谱,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。在半导体激光器（Semiconductor Laser,SL）中引入附加自由度产生的激光具有复杂的混沌特性。将该信号作为加载信息的载波,结合现代光纤通信技术进行模拟/数字通信,是信息安全和保密通信的重要研究方向之一。与传统基于算法的加密方式不同,以这种方式实现的保密通信一般是依赖于硬件和物理层面进行信息加密。目前大部分混沌保密通信应用的研究热点是利用调制技术将信息隐藏在混沌载波中进行传输,接收系统和发射系统拥有相同的参数结构实现同步,通过对接收信号和本地信号进行相应运算得到调制信息。混沌通信的保密性主要基于混沌信号复杂的动力学特性。但研究发现利用统计分析技术可以从混沌的时间序列中提取出延时参数,该参数的暴露为系统的混沌动力学重构提供了重要参考,大大降低了混沌系统的安全性。因此有必要研究如何对系统中的延时信息进行隐藏。本文结合当前热点,针对如何提高混沌通信系统的保密性,提出了不同的方法来隐藏系统中的延时信息。具体的研究内容和成果如下:（1）设计了一个具有光强度混沌和电光相位混沌的可以实现双向通信的级联系统。该系统由半导体激光器和电光延迟振荡器组成,其中电光延迟振荡器由延迟线、马赫-曾德尔干涉仪、光电探测器和射频驱动器组成。该方案利用强度混沌信号代替传统的连续波注入电光延迟振荡器产生相位混沌信号。首先通过计算系统输出信号的最大Lyapunov指数、Lempel-Ziv复杂度、排列熵和分形维描述了系统的复杂度,结果证明在适当反馈强度下,该系统可以产生高复杂度、高维的混沌。然后利用延迟时间识别技术对系统的保密性进行研究,结果证明该系统结构能成功地隐藏所有与激光器和电光振荡器反馈延迟相对应的时延特征。系统两端的两个振荡器的输出信号之间存在相互的相位调制,在两边都产生了延迟混沌动力学。通过数值方法证明了该方案系统两端可以同步。在此基础上,系统两端引入的消息可以同时交换。此外还发现,在参数略微失配的情况下,系统仍能保持良好的传输质量。最后,证明了表征通信性能的Q因子会随着比特率的增加而下降。（2）设计了一种具有相位共轭反馈且带有电光相位混沌的双向通信系统。该系统利用相位共轭镜代替传统反射镜进行光反馈,且对反馈激光进行电光相位调制,激发激光器产生混沌信号。通过计算系统输出的光功率时间序列的Lempel-Ziv复杂度、排列熵和分形维说明该系统在可以产生复杂度、高维数的混沌信号;并利用混沌吸引子证明了该系统具备复杂的混沌动力学特性,重构其混沌动力学较困难。通过绘制自相关函数和延迟互信息曲线表明引入的电光相位调制可以隐藏反馈中的时延,且在输出信号中所有的时延信息都无法提取。混沌系统实现通信的关键是能够实现混沌同步。通过计算系统两端输出信号的互相关函数证明系统收发两端存在混沌同步;并发现系统的同步质量随着反馈系数kp和kf失配率的增加而下降。基于混沌同步及鲁棒性,数值模拟了该系统的双向通信。最后研究发现在参数kp和kf轻微失配的情况下,虽然仍能从载波中恢复出信息,但与原始信号存在较大误差。本论文在混沌激光通信理论学习的基础上提出了两个混沌通信模型并对其进行数值研究,是对混沌通信研究的创新。这些研究为混沌激光双向保密通信提出了新的可能性,有助于促进混沌理论的完善。