本文主要研究非线性耦合激光系统中的混沌同步以及如何利用混沌同步实现数字通信。首先,本文对如何利用两台多模耦合激光器之间的混沌同步来实现两维信息的数字通信进行了研究。我们提出了一种在多模激光系统中利用混沌同步实现多通道通信的方案。通过引入接收器激光的强度输出与接收器激光的强度输入的差值对时间的微分,可以成功地实现对信号的解码。研究发现,由于信号的宽度相对于脉冲的宽度很窄,我们可以在脉冲的任意位置对信号进行编码和解码。为了增加脉冲的利用效率,我们对编码方法进行了改进,实现了在激光的一个脉冲上传输若干个信号。如果一个脉冲上不同高度的信号代表不同的二进制比特码的组合,就可以在一个脉冲上对以矩阵形式存在的两维信息进行编码,并成功实现解码。我们对两台耦合的三模激光系统的混沌通信进行了数值模拟,实现了多通道传输一维信息、两维信息和两维静态图像。数值模拟结果表明,我们对编码和解码的方法做了改进之后,不仅传输的效率增加,而且利用多模激光混沌同步进行通信的保密度也大大增强。其次,我们对激光系统中混沌同步的优先选择现象进行了分析。混沌同步现象在很多领域的潜在应用前景推动着人们对混沌同步现象和规律的深层次的探讨。我们对一个由三台损失参量调制的单模Nd:YAG 激光组成的耦合激光系统进行了研究。其中两台相互独立的激光作为发射器激光,第三台作为接收器激光,发射器激光的强度输出被注入到第三台接收器激光,也就是说两台发射器激光与接收器激光之间存在不同程度的耦合作用。通过数值模拟,发现了有趣的混沌同步的优先选择现象。发射器激光和接收器激光之间的混沌同步与耦合强度的大小有关。通过分别控制两台发射器激光与接收器激光之间耦合强度的大小,可以控制接收器激光的脉冲输出。