混沌光信号作为高速保密通信的一种重要载体,以其高度的时域不可预测性和足够宽的类噪声功率谱特性,以及作为物理熵源在保密通信中数据加密和密匙分配领域的重要地位,相比热噪声源等传统物理熵源和相应的真随机数发生器,有着高速、易于控制等得天独厚的优势。本文基于半导体光放大器光纤环形激光器,利用半导体光放大器的非线性效应以及光纤内部的克尔效应等多种复杂的非线性效应,以光反馈的形式构建多波长混沌光源系统,并以得到的多路并行的混沌光信号特征为参考对实验系统进行改进,以随机数的质量为标准对信号后处理方法进行针对性的参数优化,从而实现多路并行的真随机数输出。论文的主要研究工作如下:(1)研究半导体光放大器光纤环形激光器产生混沌光信号的方法。基于混沌理论推导激光器产生混沌的条件,以光传输理论为基础建立半导体光放大器光纤环形激光器传输方程,通过工具对模型进行仿真求解,并分析不同参数对激光器输出的影响;对激光器输出信号进行分析,研究其在宽谱下的混沌特性,并对多波长信号进行独立性分析。(2)研究基于混沌光信号的真随机数产生方法。采用高速光电探测器和高速示波器对光电流信号进行采样得到信号的时域序列。采用快速傅里叶变换、自相关函数、Lyapunov指数计算等方法初步验证信号的混沌性,根据二进制转换精度对信号进行幅值映射,得到信号时域序列的二进制表现形式。基于异或和最低有效位算法,对二进制序列进行处理,并根据实验设置优化算法参数,提高随机数的统计随机性。针对激光器环路周期处出现的时延信息,采用基于随机采样的二次采样方法对信号中隐藏的周期性进行抑制,并基于过采样原理和方法分析并提高最终随机数的输出速率。(3)对半导体光放大器光纤环形激光器混沌光源进行实验研究,验证其宽带混沌、可调谐混沌、多波长混沌输出能力。对多个实验中的混沌信号进行后处理和优化,并采用专业的随机数测试工具对生成的随机数序列进行综合的随机性评估。对于宽调谐混沌光信号,通过实验探索最优波长、带宽设置方案;对于多波长混沌信号,计算其独立性以评估其应用于混沌光通信的可行性。