在计算机和通信技术飞速发展的今天,现代社会对信息的需求量、传输能力、处理能力,都在呈爆发式增长。传统的电通信在高频通信下存在寄生效应和带宽受限的问题,相较而言,光通信具有抗干扰能力强、巨大带宽等优势,已成为代替金属互连的理想解决方案。而硅光调制器因其高带宽、高消光比、低功耗、低成本等优势,成为应用前景最广泛的光通信核心器件之一。由于硅光调制器本身的非线性特征,以及通信系统中无法避免的时间延迟、噪声等因素的干扰,对于由硅光调制器构成的光电延迟反馈控制回路,以及这一系统产生的动力学行为的研究也成为了热门。本文以带时间延迟的硅基马赫-曾德调制器反馈回路作为研究对象,通过实验观察到了周期态、混沌等多种现象。借助虚拟的空间尺度,首次发现了硅基光调制器产生的奇异态现象。除此之外,我们还对实验中的系统进行了建模和分析,通过数值仿真的方法,得到了与实验结果相一致的仿真结果。这将帮助我们更深入的理解硅光调制器的诸多非线性特征,以及导致奇异态等集群行为产生的内在机制。本文的具体结构如下:第一章为绪论,主要介绍了课题的研究背景与意义。包括关于非线性动力学的基本知识和基础理论,非线性系统的动力学方程、解的形式及其稳定性、分岔现象和混沌理论等,以及采用硅基马赫-曾德调制器研究非线性集群行为的原因,然后介绍了国内外研究现状。通过电路系统产生的非线性信号往往存在带宽低、传输衰减大的问题,难以实现高速率、长距离通信,所以趋向更高带宽的光学系统、光电混合系统来研究其非线性行为,以应用于构建高速、低传输损耗的光通信系统,因而本文提出基于硅基马赫-曾德调制器的光电反馈延迟系统,并通过实验和数值仿真对其非线性集群行为进行研究。第二章介绍了典型光电延迟反馈系统。并对基于LiNb03马赫-曾德调制器的光电延迟反馈系统和基于法布里-玻罗干涉仪的光电延迟反馈系统进行仿真分析。第三章是关于实验系统搭建和实验中观察到的结果。详细描述了基于硅基调制器的光电延迟反馈系统的实验装置,以及通过调节激光波长和放大器倍数参数来改变输出系统回路中电信号的波形,观察到了倍周期态、奇异态和混沌态的波形信号。第四章对实验系统进行理论分析和仿真计算。通过建立理论模型分析系统的非线性性和系统方程,进行仿真计算分析参数变化对系统信号输出的影响。仿真得到的周期态、奇异态混沌态与实验得到的结果相比,有较好的一致性。与基于LiNb03马赫--曾德调制器的光电延迟反馈系统输出相对比,分析硅基光调制器的诸多非线性特征,以及导致奇异态等集群行为产生的内在机制。第五章是总结与展望。总结了全文的工作,指出其中的不足之处,并对后续工作展开介绍。