半导体激光器因其具有体积小、重量轻、使用寿命长、波长范围宽、制作成本低易于集成并且可以直接进行电流调制等优势使其具有广泛应用,同时随着制作技术的发展,半导体激光器种类已经超过几百种,目前半导体激光器的应用已经扩展到了整个光电子学领域,利用半导体激光器经过光反馈形成的混沌激光与传统激光相比有具有类噪声、对初值敏感、内在随机性、相关时间短、复杂度大等方面的特性现已经被人们引入混沌保密通信,混沌密钥分发,物理随机数生成,混沌激光传感和生物激发信息处理等领域,对于半导体激光器产生混沌激光的特性研究也越来越受到人们关注。在混沌光源质量评价方面,人们通常借助于李雅普诺夫指数,测度熵值,自相关函数等表征混沌强弱,但是这些度量方法主要利用宏观强度起伏来研究混沌光场的动力学特性。混沌激光源这种非线性系统如何去根据其光子统计特性并探究系统所蕴含的物理机理就变得越来越重要。强度统计和时序自相关方程能够用来确定混沌过程,但是与实验结果存在明显差异,同时由于光子数分布和光子相干性对混沌激光的控制参数更加敏感,就为研究和应用混沌激光提供了一条途径。对于混沌光场二阶相干度的研究能够让我们从光子统计的角度了解混沌激光的辐射统计特性与强度随机起伏,并探究光子群聚效应与高阶相干度所带来的混沌激光应用。因此本文主要从混沌激光的统计特性角度出发,从理论和实验上得到混沌光场的光子统计和相干性质,并分析其随着外加电流和反馈强度的变化关系。之后利用时间相关分析方法测量混沌光场的二阶相干度,探究提高二阶相干度的测量精度方法,得到理论上的误差可以随着卷积的增加而无限减小,在实验参数条件下,得到的结果在理论上相对误差在延迟时间不超过40ns,相对误差小于0.25%,上述精度表明该方法能够在一定程度上降低对探测器死时间和效率的要求。相空间Wigner函数是描述光场分布极其重要的准概率分布函数,它包含了量子态在整个相空间演化过程中的全部信息。借助对混沌光场Wigner函数的研究,有助于从直观上了解混沌光场在相空间中的演化,了解混沌光场相空间的特性,有助于利用多维混沌光场进行密钥分发方面提供依据及判别应用混沌光场非经典性。本文主要工作如下:基于HBT实验,从理论Lang-Kobayashi(LK)方程出发控制不同的混沌激光控制参数,得到不同混沌激光状态下光场的二阶相干度在零延迟处变化规律,同时随着光场状态变化得到混沌光场微观光子统计分布的变化规律并且在实验中得到与理论吻合的结果。通过光子计数得到的零延迟时的混沌光场二阶相干度,并没有充分反映混沌光场随延迟时间变化规律,如何计量二阶相干度在延迟时间内变化及探究其所蕴含的物理机制,就成为有待解决的问题。我们从理论出发提出通过时间相关计数方法,得到光场二阶相干度随延迟时间变化的高阶形式,此方法可为精确探测混沌光场的二阶相干度随延迟时间的变化奠定基础。并在实验上进行了验证。混沌光场的相空间如何演化,如何实现对光场相空间函数的重构,针对上述问题本文给出了具体的实验方案,并进行了初步的理论分析,给出了基于实验条件的理论分析结果。