光学斑图的形成和选择,光学时空混沌的控制、同步及应用是当前非线性光学领域研究的前沿课题,有着广泛的应用前景.光学斑图动力学主要包括激光器斑图动力学和含有非线性介质的光学谐振腔系统的斑图动力学.该文主要研究了第二种情况.以含有Kerr介质非线性光学谐振腔发展方程、含有二能级原子介质的非线性光学谐振腔平均场方程、含有X<2>介质的光学二次谐波产生系统模型、及复金兹伯格-朗道方程和耦合映射模型等动力学系统为例,采用线性稳定性分析及数值实验方法,研究了斑图形成、斑图的选择和时空混沌的控制、时空混沌的同步及其在保密通信方面的应用等三大部分内容.第一部分介绍了混沌及光学斑图动力学的研究进展和基本理论,概述了光学斑图动力学研究已取得的成果.以含有Kerr介质的非线性光学谐振腔发展方程、研究多种动力学系统普遍适用的复合兹伯格-朗道方程为例,讨论了在受边界条件的影响下,时空动力学系统斑图形成的特点.第二部分研究了斑图的选择和时空混沌的控制.以含有二能级原子介质的非线性光学谐振腔的平均场方程为例,讨论了傅立叶空间滤波技术对斑图的选择和控制.首次提出了离散随机滤波方法,得到了丰富的斑图结构,证明此法可以灵活有效地对斑图进行选择和控制.第三部分研究了时空混沌的同步和应用.采用多种方法实现了金兹伯格-朗道方程中时空混沌的同步,包括:噪声感应同步,混沌信号驱动同步、规则信号驱动同步,替代信号驱动同步等.