随着信息技术的不断发展,人们对信息的安全性越来越重视,出现了软件和硬件两种主流的加密方式。软件加密由于其加密方式简单,并且不会破坏传输信号的性能,一直被广泛应用。但由于量子计算机的出现,计算机性能的不断提升,软件加密算法逐渐会在短时间内被暴力求解的方法破解。所以现在人们越来越关注硬件层面加密,混沌加密作为一种物理层加密方式,可以实现信号的高速长距离安全传输,和现有光通信系统兼容,获得了国内外持久的研究兴趣。但是由于混沌解密需要收发端硬件参数完全匹配的苛刻条件,在实际应用中有一定限制。本论文针对此问题进行研究,目标是尽可能对接收端进行简化,将混沌光通信向应用进一步推进。本文提出了基于神经网络同步的全光混沌通信解密方案,其主要方法是在发射端分别获取混沌信号和加密信号,并将其分别作为神经网络的输入和输出对神经元网络的参数进行训练,使得训练好的神经网络可以模拟整个混沌同步过程从而代替硬件解密设备。这种解密方式可以在保证混沌保密通信安全性的基础上,大大降低了接收端的复杂度,并且参数可以进行灵活的调整。本文先通过仿真得到最佳神经网络结构,然后利用此结构进行了背靠背和20 km单模光纤传输后的神经网络解密实验,并针对不同传输速率信号的解密误码率进行分析。同时为了简化发射端复杂度,本文又提出信号外调制混沌加密方案,并在实验中验证利用神经网络进行解密的性能,最终成功实现5 Gbit/s信号经过20 km单模光纤传输后神经网络解密。