近年来,人们对光网络的容量面临着海量的需求。研究人员为了实现更大的传输容量,使用多种多样的复用和解复用技术来实现多个信号和信息流复用并同一载波上进行传输。目前,互联网上超过80%的数据都是通过光纤通信网络承担的,信息传输过程中的安全问题引起大家的关注。较传统的电路混沌通信而言,光学混沌通信的一个明显优势是更容易产生鲁棒性,其产生的混沌信号功率更高。此外,窃听者很难识别混沌信号,这是因为窃听者不能产生与发射机相同的混沌同步信号。光学器件的加工工艺难度大,器件相对独立,导致了器件的生产、研发和维护成本居高不下。集成光学得到人们的广泛关注。现在硅基集成光波导的制作技术相当成熟,其与先进的微电子加工技术具有一定的兼容性,是光电集成产业发展的重要契机。目前成熟的集成电路产业已经能够达到7 nm,10 nm的制造工艺。由于硅基光子器件具有制造成本低,电光集成度高,已经成为最有前景实现大规模光电集成的一种材料。本文中重点研究双光子吸收(TPA)效应对微环谐振腔动力学特性的影响,以及级联微环的动力学特性,主要工作和主要研究结果如下:首先,本文先介绍了混沌保密通信的概念及研究进展。对耦合器,直通微环谐振腔和上下话路型微环谐振腔的组成及工作原理进行简要的介绍,并且分析了出线性对称耦合器的耦合模方程和矩阵方程。其次,还介绍了非线性Lugiato-Lefever Equation模型及其简略的推导过程,分析和介绍了双光子吸收过程及其造成的影响。通过对稳态解引入微扰项分析了微环谐振腔当中的调制不稳定性。此外,本文由池田延时方程推导出直通微环和上下话路型微环离散形式的耦合关系表达式。采用迭代方法、归一化方法和线性稳定性方法研究双光子吸收对直通微环谐振腔和上下话路型微环谐振腔动力学特性的影响。分析了双光子吸收系数对这两种微环谐振腔的稳定状态,多倍周期区域,双稳区域和混沌区域造成的影响。由于TPA效应对直通和上下话路型微环谐振器动力学特性造成的种种影响,使得这一研究对集成光学、光开关和混沌通信系统的设计具有一定的意义。在最后,利用迭代方法研究和分析了级联微环谐振腔的动力学特性。结果表明:通过级联多个微环可降低系统达到双稳及混沌状态所需的输入功率。还研究了耦合系数对动力学特性的影响,发现动力学特性与直波导与微环之间的直通耦合系数有关。级联微环谐振腔中存在分岔,双稳态和混沌状态。研究发现耦合系数对动力学特性的影响,发现系统的动力学特性与直波导与微环之间的直通耦合系数有关。当直通耦合系数很小,微环谐振腔的直通(Through)端口和下载(Drop)端口的透射光信号可能是稳定的;并且如果直通耦合系数较大,则输出更容易表现出非线性动力学特性,诸如倍周期分岔和混沌,因此该装置可用于产生用于安全通信的混沌信号。