光学混沌（optical chaos），理学-物理学-光学-〔光与物质相互作用〕-〔晶体光学〕，非线性光学系统中出现的混沌现象。由于它内容丰富而成为混沌的一个重要分支。光学混沌最早是从研究光学双稳态中不稳定性（Ikeda不稳定性）开始的。一个含有非线性介质的环形腔，用激光照射时输出光强会呈现双稳态。外界参数改变时双稳态会失稳，经分岔进入周期振荡（2倍周期、4倍周期等，称倍周期分岔），最后进入混沌。这种不稳定性在光电混合装置中得到实验证实后，光学混沌在各种光学系统中（包括激光器）和各类非线性被动（介质无粒子数反转）系统中展开了广泛研究，开创了光束截面上的横向效应、光学图灵不稳定性、对称性破缺、斑图动力学及光学弧子等时间-空间演化等新领域。光学混沌所以成为混沌的一个重要分支，其原因是不同领域中的混沌具有相同数学模型，而光学混沌实验研究较为方便。如描写激光器模型的麦克斯韦-布洛赫方程，与流体力学中洛伦兹方程相类似；环形腔中光学混沌由延迟微分方程描述；横向效应中斑图与京茨堡-朗道方程有关等。