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随着半导体集成技术的快速发展,人们已经可以在量子水平上制备光子集成器件,并在相关领域开展了深入的研究。量子点微柱激光器作为其中一类集成光源,在保密通信中有着潜在的应用,此类光源与传统半导体激光器相比,在激光阈值、出射光场特性等方面都具有一定的优势。同时,尺寸小具有显著的光与物质相互作用,是良好的腔量子电动力学（CQED）的实验平台。目前已经在量子点微柱激光系统中观测到了强耦合效应、制备了高品质的单光子源、部分注入锁定的非线性动力学特性等。由于量子点微柱激光器存在有别于普通半导体激光器的特殊动力学现象,人们已通过在量子点微柱激光器构建外部光反馈扰动的方式,产生了非线性动力学过程,并输出了混沌激光。同时,人们对于混沌的量子特性以及基于量子特性产生量子随机数方面也进行了一定的研究。混沌激光已在高速物理随机数产生及评测、光时域反射仪、混沌保密通信和混沌激光雷达以及光子集成等领域得到了广泛的应用。光反馈是产生混沌激光的典型方法之一,但是由于外腔延迟,产生的混沌激光信号中会带有外腔周期或时延特征（TDS）,限制了混沌激光在随机数产生等方面的应用。另一方面,混沌激光的带宽决定着混沌保密通信的传输速率,因此混沌激光TDS的抑制和带宽增强就成为了目前国内外广泛研究的热点,如通过混频滤波、双光反馈、外光注入的双路滤波光反馈、相位调制双路径反馈、单端反馈互耦合等方法抑制了混沌激光的时延并同时增强了带宽,同时也有研究学者对三种混沌激光系统的TDS和有效带宽进行了分析和比较。但上述系统基于标准的半导体激光器,体积相对较大、不利于未来的集成小型化,且产生的混沌激光为单模非正交模式输出。而对于量子点微柱激光器,由于其输出模式能量简并提升,分裂成两个正交的线性极化分量,因此在光反馈的扰动下,量子点微柱激光器可产生正交的双模混沌光场,并且由于量子点微柱激光器本身具有的微米量级的尺寸,非常适合未来小型集成化的发展。针对以上内容,本论文的具体研究工作及结果如下:1.利用光反馈量子点微柱激光器的半经典四变量速率方程构建了光反馈量子点微柱激光器的理论模型。理论模拟了光反馈量子点微柱激光器的输入输出特性,在低电流条件下,强弱模不会出现分叉现象。随着泵浦电流的增加,强弱模开始出现分叉现象,并且随着泵浦电流的增加,这种分叉现象变得越来越明显。这种分叉大小可以表征强弱模之间的模式竞争,用强弱模的输出功率差来表征强弱模之间的模式竞争。2.系统分析了外部控制参数（光反馈强度以及泵浦电流）对强弱模混沌光场的性能分析,从强弱模输出混沌光场的时间序列和一阶光子自相关以及混沌光场的延时特征峰值,有效带宽等方面进行分析。分析了不同光反馈强度和泵浦电流条件下,强弱模输出混沌光场的像图,结果表明,随着反馈强度的增加,强弱模输出混沌光场的像图的点变得越来越密集,混沌的复杂度变得越来越高。随着泵浦电流的增加,强弱模输出混沌光场的像图的点也是变得越来越密集,混沌的复杂度也是变得越来越高。当强弱模之间的模式竞争较强时,强弱模的输出功率差会随着强弱模反馈强度的增加呈现出先减小后增大的过程;强弱模输出混沌光场的有效带宽随着强弱模反馈强度的增加呈现出先增加后减小之后再增加的变化,在泵浦电流为13μA,强弱模反馈强度分别为4ns-1和3ns-1时,强弱模输出混沌光场的有效带宽增至首个峰值,分别为8.91GHz和8.49GHz;随着强弱模反馈强度的增加,强弱模输出混沌光场的时延特征峰值也呈现出先增加后减小之后再增加的变化,在泵浦电流为13μA,强弱模反馈强度分别为16ns-1和14ns-1时,强弱模输出相干塌陷混沌光场的时延特征峰值,分别降至最低为0.083和0.092,且对应的有效带宽为11.31GHz和11.02GHz。3.系统分析了量子点微柱激光器的内部参数对强弱模混沌光场的性能分析,随着强弱模光增益系数的增加,当泵浦电流为12μA时,强模的输出功率从302nw增加到875nw,弱模的输出功率从420nw增加到980nw。随着自发辐射寿命的增加,当泵浦电流为13μA时,强模的输出功率从371nw增加到1798nw,弱模的输出功率从403nw增加到1301nw。随着自发辐射寿命的增加,当泵浦电流为13μA时,强模输出混沌光场的延时特征峰值从0.1353变化到0.2960,弱模输出混沌光场的延时特征峰值0.1128变化到0.2467。同理,随着强弱模光增益系数的增加,当泵浦电流为13μA时,强模输出混沌光场的延时特征峰值从0.1910变化到0.4145,弱模输出混沌光场的延时特征峰值从0.2178变化到0.4448。随着线宽增强因子的增加,当泵浦电流为13μA时,强模的输出功率从1096nw下降到798nw,弱模的输出功率从139.2nw下降到79.8nw。随着线宽增强因子的增加,当泵浦电流为13μA时,强模输出混沌光场的延时特征峰值从0.54下降到0.26,弱模输出混沌光场的延时特征峰值从0.49下降到0.262。随着活性量子点数的增加,当泵浦电流为13μA时,强模的输出功率从493.3nw增加到1336.5nw,弱模输出混沌光场的功率从165.8nw增加到404.02nw。