随着智能社会的发展,人们对信息安全、信号的存储与计算等领域提出了更高的要求,但受限于带宽、功耗等电子瓶颈,传统的电器件难以进一步提高信息的处理与传输速度。因此,具有高带宽、高速率的基于半导体激光器的信号生成与处理方式逐渐成为了人们研究的热点。垂直腔面发射激光器（Vertical cavity surface emitting laser,VCSEL）因其具有低阈值电流、低功耗、与光纤耦合效率高和易于二维集成等优势,近些年来受到了广泛的关注。通过引入不同的外部扰动,VCSEL的输出会呈现出如周期、混沌和类神经元兴奋响应等丰富的动力学特征,使得其在通信,密码学,类脑神经科学等领域得到了广泛的应用。因此,研究在不同光注入条件下VCSEL的响应,对推动VCSEL在信息领域的发展与应用具有重要的意义。本文主要研究了混沌光注入和矩形波注入下VCSEL输出光的特性,主要创新点具体如下:1、设计了一个基于三个VCSEL的互耦合混沌网络,并利用现有的实验仪器,探讨注入强度、频率失谐等参数对VCSEL混沌输出时延信息（Time delay signature,TDS）的影响。利用自相关函数这一量化分析手段,在三个VCSEL中同时获得了三路低时延的混沌输出,且相较于互耦合系统来说,所设计的网络大大扩展了能够实现时延隐藏的参数空间。2、设计了两个结合DFB与VCSEL这两种不同激光器的混沌系统。首先通过实验的方法,将由自反馈方式产生的具有时延信息的DFB混沌输出注入VCSEL中,研究了注入强度,频率失谐和注入偏振态等因素对VCSEL混沌输出中时延隐藏效果的影响。接着,将两路具有时延信息的DFB混沌输出注入VCSEL的两个不同的偏振模中,通过PBS的分束功能,获得了两路低时延的混沌输出,并研究了频率失谐和注入强度对实验结果的影响。3、提出了一个基于VCSEL的类神经元响应系统,实验实现了双脉冲光注入下类神经元的抑制响应功能。利用DFB和强度调制器的组合生成信号,将其注入工作在阈值以下的VCSEL,基于VCSEL中载流子的产生与消逝之间存在动态平衡这一原理,在一定的注入脉冲宽度和时间范围内实现了简单的类神经元抑制响应功能响应。