混沌信号因为其类噪声、宽频谱和良好的相关性等特点,其应用场景越来越广泛,成为通信中的一种理想的信号。由于半导体材料的一些固有属性,使得半导体激光器对外部的扰动十分敏感,其输出信号很容易产生非线性动力学效应,而且半导体激光器具有体积小、制造简单、使用寿命长、电光转换效率高以及波长覆盖范围广等优点,成为了获得混沌信号的良好光学元件,因此目前对基于半导体激光器输出信号的非线性动力学特性的研究已经成为热点。在过去十几年的研究中,实验和理论都已经证明,通过对半导体激光器施加外部扰动的方法可以使半导体激光器输出信号呈现出复杂的非线性动力学现象,而其中最常用的方法有光反馈、光注入和光电反馈等。其中光注入的方法是利用一个独立的激光器来提供扰动,并且可以通过控制激光器的扰动机制来控制扰动量,以此来实现对光注入半导体激光器输出信号的非线性动力学效应的控制作用。因此,光注入半导体激光器的方法已经成为研究半导体激光器输出信号的非线性效应的热点。光注入可简单地分为两种方式:一种是单光注入;一种是外光互注入,本文就对这两种方式分别进行了相关的实验研究和理论仿真。实验研究了强光注入半导体激光器的非线性动力学特性,通过实验结果可以看出在强光注入的情况下,控制注入强度不变,随着频率失谐量的增大,DFB激光器输出信号经历多周期振荡、混沌、注入锁定、单周期振荡、倍周期振荡、多周期振荡、混沌等复杂的非线性动力学态。通过实验现象可以看出,此时强光注入DFB激光器输出信号的动力学态会经历两次混沌状态,并且可以得到有效带宽为32.2 GHz的宽带混沌激光;通过控制频率失谐量不变,探究两次混沌状态下注入强度对其输出信号非线性动力学态的影响,通过实验可知,随着注入强度的增大,DFB激光器输出信号进入的第一次混沌将经历多周期振荡、混沌、注入锁定的动力学态,而DFB激光器输出信号进入的第二次混沌将经历单周期振荡、倍周期振荡、多周期振荡、混沌等这一完整的混沌路径。该实验对于研究强光注入DFB激光器的非线性效应和分析带宽展宽的物理原因有很好的参考价值。设计仿真了基于互注入的单片集成模式可调谐混沌激光器,通过电调谐控制激光器出射横向电场基模（TE0）或横向电场一阶模（TE1）的混沌激光,且激射的波长相近,不同横向模式的混沌激光在同一波导中传输时将不会相互产生干扰,这可极大的提高空间保密通信和混沌激光测距的精度,拓展了其应用场景。目前还没有关于单片集成模式可调谐混沌激光器的相关报道,这一设计一方面节省了模式变换器等无源器件,简化了系统的复杂度,并完成了理论仿真;另一方面单片集成的方法极大的节约了制作成本,更易于实际应用。