在信息安全领域、测试领域、工程实践领域,随机数都发挥着重要的作用。一般情况,随机数发生器分为伪随机数发生器和物理随机数发生器。用计算机能够产生高速伪随机数,但是伪随机数具有周期性,尤其会对信息安全系统造成严重的后果。而基于量子力学、热噪声、振荡器采样和混沌电路等传统物理熵源的物理随机数发生器,却由于熵源的带宽限制,不能够满足当前大容量通信的需求。直到混沌激光的出现,才促进了物理随机数发生器的快速发展。由于混沌激光的高带宽和大振幅的特点,基于混沌激光的物理随机数发生器得到了国内外研究者的广泛关注。目前,基于激光器外部参数(例如反馈强度、外腔长度、激光器的偏置电流等)对光反馈混沌激光熵源生成随机数的影响已经有所研究讨论,但是激光器内部参数对生成随机数性能的影响还没有深入研究,这些参数对于获取高质量、高速率的随机数有着重要的作用。本文围绕基于宽带混沌激光生成高速物理随机数这一研究课题,展开了如下的工作内容:1)介绍了三种混沌激光的产生方式,其中说明了光反馈式相对其它二者的优点。构建了基于长腔光反馈半导体激光器的混沌熵源,研究了外腔反馈率和注入电流比共同作用下对长腔光反馈半导体激光器的混沌熵源特性的影响,重点研究了混沌信号复杂度和带宽的动态分布。研究结果表明,低反馈率和低注入电流比的混沌信号幅值分布趋于正态分布,有利于生成物理随机数。2)介绍了基于长腔光反馈半导体激光器的混沌熵源生成物理随机数的产生流程,其中重点介绍并解释了电采样和电量化的含义、注意事项以及简单的后续处理。介绍并分析了NIST SP 800-22和Diehard两种随机数测试标准的使用方法,并解决了Diehard测试的格式转换问题。3)设计了基于长腔光反馈半导体激光器的混沌熵源生成随机数的方案,研究了激光器关键内部参数对光反馈半导体激光器的混沌熵源生成随机数性能的影响。仿真结果表明,随着线宽增强因子、载流子寿命的增大,光反馈半导体激光器的混沌激光信号的延时峰值逐渐减小,相对应的最大李指数逐渐增大。分别基于不同的线宽增强因子和载流子寿命产生的混沌信号提取随机数,利用NIST SP 800-22软件对所生成的随机数性能进行测试,并讨论了二者对混沌信号带宽以及测试结果的影响。