混沌系统已经广泛应用于科学研究的各个领域。在工程中,使用模拟器件实现的连续状态混沌系统动力学行为丰富,但鲁棒性较低,难以实现稳定的控制和信号的稳定再生;使用数字信号处理器件实现的离散状态混沌系统鲁棒性强,稳定可控,但是在有限状态下系统的动力学性能受到制约。在实际应用场景下,需要丰富的动力学特性实现特定的功能,同时又依赖于稳定可控特性来保证系统的可靠运行。本论文立足于模拟和数字系统的优势互补特性,结合光电器件的宽带特性,提出了基于光电延迟反馈结构的模数混合混沌系统新模型及其实现方法。更进一步地,研究了该模数混合混沌在双基地雷达和光计算领域中的具体应用。论文的创新性研究成果如下:（1）针对工程应用对混沌系统的宽带特性、动力学特性、可控性和鲁棒性的兼顾需求,提出了基于光电器件的模数混合混沌系统新模型。基于反时间混沌机制、电光相位-幅度转换机制和电光非线性变换机制,构建了两种可行的模数混合混沌系统结构,分析了系统的动力学行为。通过仿真和实验对两种模数混沌系统分别进行了研究。最终验证了高带宽（有效带宽:7.3GHz和12.4GHz）、无延时签名统计特征、高复杂度（排列熵:0.98和0.9918）的混沌信号产生,系统具有优良的动力学性能。此外,系统状态受数字域控制,参数空间大于2144,可控性较高。混沌信号可由数字序列再生,系统对模拟参数敏感性相对较低,因此具有较强的鲁棒性和可再生能力。（2）针对电子对抗环境下雷达系统对探测精度、抗干扰能力、抗窃听能力的新要求,提出了基于模数混合混沌系统和数字同步机制的双基地噪声雷达新方案。通过仿真和实验对混沌信号的基本探测特性进行了研究,结果表明产生的混沌信号具有宽带随机的时频域特征以及特性优良的模糊函数,应用在雷达系统中,具有较强的抗干扰、抗窃听能力和较高的探测精度,其等效距离和速率探测精度可达6cm和15m/s。此外,通过仿真分析了数字同步机制对系统探测性能的影响。与传统方案相比,基于无线信道和光纤传输的数字同步双基地噪声雷达方案能够有效降低互干扰现象,探测信噪比分别提升11.12d B和9.98d B,改善了接收机目标探测质量。（3）针对目前数字光计算存在的计算能力较低、功能重构复杂等问题,提出了基于模数混合混沌系统的可重构电光布尔函数发生器新方案。通过仿真对布尔函数发生器的性能进行了研究。结果表明在四输入单输出情况下,理论上65536种布尔函数功能均可以在同一物理系统中受控实现。研究了噪声对非线性迭代稳定性的影响,结果表明,在噪声参与下时,系统可以较为稳定地实现19640个布尔函数。