在现代通信领域中,随着通信速率和安全性要求的提升,构建更为安全高速的保密通信网络成为各国信息安全的目标,但同时也面临挑战。混沌光场由于其内在的随机性,在高速保密通信领域具有重要的应用前景。目前,混沌光场已经应用在了混沌高速光纤通信、混沌密钥分发、高速物理随机数的生成等多种通信领域的研究中。在面向高速保密通信的研究中,混沌熵源随机性的度量一直是一个研究的热点,但仍面临部分的难点和问题有待解决。以往对于混沌光场的研究主要是从宏观层面光场的动力学特性来表征度量其随机性、复杂度,例如混沌光场的分叉图、自相关函数以及宏观强度统计、排序熵等方法。但是上述方法仍然存在着一些有待解决的问题,例如理论与实验上的强度统计分布相差较大,混沌光场与其他噪声光场难以区分判别问题等,并且对于混沌光场随机性的来源也存在争议。微观的光子测量可以提供一个探究和度量混沌光场随机性的新视角,有望利用量子统计精确度量混沌光场的统计特性,进一步分析研究其随机性。光场的微观量子统计研究主要包括光子统计分布以及更高阶相干度测量等。分析混沌光场的光子统计分布可以在微观量子层面研究不同参数条件下混沌光场的分布特性和随机性,为度量和提取混沌光场的随机性提供依据。光场的二阶相干度不仅可以反映光子的聚束特性,还可以区分判别相干与非相干等不同的光场,目前基于Hanbury Brown-Twiss（HBT）方案分析二阶相干度的方法已被广泛应用于空间干涉,高效单光子探测,时空鬼成像等研究中。但是,光场的二阶相干度还不足以揭示光场所包含的全部信息,例如光场中的非高斯散射过程的信息及时间非对称性等。二阶以上的光场相干度能够提供更多关于多光子辐射量子特性的信息,例如光场的三阶、四阶相干度分别能够反映光子数分布的偏度和峭度。在实验上,由于需要较高时间分辨精度、较快的探测响应、以及较大数据分析计算等多种要求,二阶以上的光场相干特性的测量存在着一定难度。在利用扩展的HBT方案测量光场的更高阶相干度时,系统的效率和背景噪声等条件都会对测量结果造成影响,同时,实验测量系统的分辨时间和入射光强的计数率也是测量过程中重要的影响因素。但是,综合考虑各种影响因素从而准确测量得到光场的高阶相干度仍是目前研究中的一个难题。针对以上问题,本文研究的主要内容如下:1)理论分析并实验测量了光反馈混沌光场的光子统计分布,并研究了在不同注入电流及反馈强度条件下,混沌光场的二阶相干度。结果表明,随着反馈强度的增大,混沌光场的光子数统计从泊松分布逐渐过渡为玻色-爱因斯坦分布;在反馈强度较大、注入电流较小时,混沌光场二阶相干度的值更大,光子的聚束效应更加强烈,多光子之间的不可区分性更强。2)考虑高斯随机噪声对混沌光场光子统计特性的影响,在高斯随机噪声初值影响下,理论分析并实验测量了近阈值混沌光场的二阶相干度。分析研究发现,在高斯随机噪声初值影响下,混沌光场的二阶相干度会呈现出高斯随机分布,与无高斯随机噪声驱动下,混沌光场确定的二阶相干度不同。实验和理论符合良好。表明混沌光场是对高斯随机噪声初值的非线性放大,进一步证明实验上产生的混沌激光源于随机噪声。3)将传统的HBT方案进行扩展,提出了基于Double HBT模型测量光场高阶相干度的方案。在考虑系统的整体探测效率和背景噪声的条件下,理论上分析了相干态、混沌热态、压缩真空态和Fock态的二阶、三阶及四阶相干度的结果。通过理论分析证明,在综合考虑系统效率、背景噪声以及入射的平均光子数等多种因素影响下,可精确获得不同光场高阶相干度结果。在实验上,考虑探测系统的计数率和分辨时间的影响,利用Double HBT实验测量了混沌热光场和相干光场的二阶、三阶和四阶相干度。在计数率80 kc/s、分辨时间2¹⁰ ns最优实验条件下,精确测得混沌热光场的三阶和四阶相干度为5.99±0.02,23.9±0.2。其次,测得了混沌热光场的三阶和四阶相干度随不同延迟时间变化的结果。综合上述结果表明,对系统效率、背景噪声、计数率及分辨时间各种影响因素的综合分析研究,利用Double HBT装置可精确测量光场的高阶相干度。