自由空间光通信是一种新型的无线通信技术,因其不需要铺设光缆等基础设施,具有灵活性强、成本低等优点而广泛应用于空天信息化等领域。但是由于通信信道的开放性,信息的安全性无法保证。混沌光保密通信是近20年发展起来的一种有望用于高速信息安全传输的保密通信技术,其中混沌激光作为信息传输的载波在整个通信系统中起着至关重要的作用。然而,现有的混沌激光集中在近红外波段,在大气中传输易受到大气湍流、雾等环境因素影响,从而降低了通信质量。相比而言,中红外波段的激光在大气中传输损耗较小,且不易受天气因素的影响。因此,使用中红外混沌激光作为自由空间光混沌保密通信的光源对实现高质量、高速率和安全性高的空间光通信具有重要意义。本文利用增益恢复时间和线宽增强因子与普通半导体激光器相当的带间级联激光器（interband cascade laser,ICL）,采用光反馈结构,令ICL产生宽带中红外混沌激光,并将其作为自由空间光混沌保密通信的光源,进行了自由空间光混沌保密通信探索。具体工作及结果如下:1.基于ICL的速率方程,分析了其自由运行时的稳定性,发现ICL弛豫振荡频率的大小与偏置电流和级联周期数成正比。基于Lang-Kobayashi方程建立光反馈ICL理论模型,研究发现外腔反馈ICL的不稳定性是由弛豫振荡和外腔振荡相互作用引起的。2.理论模拟了两种典型级联周期数下ICL进入混沌的路径,结果表明级联周期数会影响ICL进入混沌的路径;分析了级联周期数和偏置电流等参数对霍普分岔点和混沌临界点的影响,发现较小级联周期数的ICL在低偏置电流下更容易不稳定,同时也更容易产生混沌。理论研究了级联周期数和偏置电流等参数对ICL带宽的影响,发现高级联周期数、大偏置电流和强光反馈均会扩展混沌光的频谱带宽,然后使用级联周期数为10的ICL在3倍阈值电流下获得了8 GHz混沌带宽的中红外混沌激光。最后根据模拟的结果选取级联周期数为5的激光器搭建实验装置,在1.12倍阈值电流的电流驱动下产生了频谱宽度为2 GHz的中红外混沌激光。3.构建了自由空间光混沌保密通信系统理论模型,采用光反馈发射激光器单向注入接收激光器的方式获得了高质量的混沌同步。详细研究了参数适配对系统同步性的影响,验证了系统具有良好的参数鲁棒性。基于高质量的混沌同步,分别采用混沌掩藏和混沌键控的信息加密方式,均实现了误码率低于硬判决前向纠错（hard decision forward error correction,HD-FEC）门限的Gbit/s的中红外混沌光保密通信。