[发明专利]光学加密装置、光学解密装置和光学加密通信系统

权利要求书

1.一种光学加密装置，其特征在于，用于对明文光信号进行编码，生成密文光信号，所述加密装置包括：

控制单元，用于基于预先的加密协议生成控制信号；

光学调控单元，用于基于所述控制信号对所述明文光信号进行编码，得到所述密文光信号；

其中，所述加密协议是基于光学调控元件的折射率分布与所述控制信号的对应关系设定的协议；所述光学调控元件包括电控可调散射介质，所述电控可调散射介质包括多个可调谐的各向异性微元，能够基于加载于自身的所述控制信号改变自身的折射率分布。

2.根据权利要求1所述的加密装置，其特征在于，所述光学调控单元包括：所述光学调控元件，或者，基于所述光学调控元件的折射率分布的逆函数设置的加密模块；其中，所述光学调控元件的折射率分布通过光场调制函数描述；

当所述光学调控单元包括所述光学调控元件时，所述光学调控元件基于所述控制信号改变自身的折射率分布，对透射过所述光学调控元件的所述明文光信号进行编码，得到所述密文光信号；

当所述光学调控单元包括所述加密模块时，所述加密模块基于所述控制信号，将对应的光场调制函数的逆函数与所述明文光信号相乘，得到所述密文光信号。

3.根据权利要求2所述的加密装置，其特征在于，所述电控可调散射介质中的各向异性微元为：包含电光材料的各向异性的微小散射单元。

4.根据权利要求2所述的加密装置，其特征在于，所述光学调控元件还包括相对设置的第一基板和第二基板，所述电控可调散射介质设置于所述第一基板与所述第二基板之间；所述第一基板包括第一透光层和第一导电层，所述第一导电层设于所述第一透光层和所述电控可调散射介质之间；所述第二基板包括第二透光层和第二导电层，所述第二导电层设置于所述第二透光层和所述电控可调散射介质之间。

5.根据权利要求2所述的加密装置，其特征在于，所述控制信号为电信号，所述光学调控元件的光场调制函数包括：点扩散函数、散斑图像、光学传输矩阵中的任意一种。

6.根据权利要求5所述的加密装置，其特征在于，所述控制单元在用于生成所述控制信号之前，还用于基于测量过程获得所述光学调控元件的光场调制函数与所述电信号的对应关系，所述测量过程包括：

所述控制单元将与所述加密协议中包含的电信号加载至所述光学调控元件上，测量得到所述光学调控元件在当前加载的电信号下对应的光场调制函数；以及，

重复上述测量过程，直至得到加密协议中包含的所有电信号对应的光场调制函数。

7.根据权利要求6所述的加密装置，其特征在于，所述光学调控元件的光场调制函数为光学传输矩阵，所述测量得到所述光学调控元件在当前加载的电信号下对应的光场调制函数，包括：

S10、所述控制单元生成N阶的哈达玛正交基矩阵；

S20、所述控制单元从所述哈达玛正交基矩阵中取出第i列作为第i次测量的基向量其中，i为不大于N的正整数；

S30、所述控制单元将所述基向量转换为方阵形式，并对方阵形式的所述基向量叠加的相移，形成四个相移矩阵

S40、所述控制单元将四个所述相移矩阵分别进行扩充，得到四个扩充矩阵；

S50、所述控制单元依次将四个所述扩充矩阵加载至空间光调制器上，得到四个用于输入光学调控元件的输入光场；

S60、所述控制单元通过光探测器获取四个所述输入光场经光学调控元件调控后，得到的方阵形式的光强分布

S70、所述控制单元将所述方阵形式的光强分布拉长得到向量形式的光强分布根据公式(1)计算得到第i次测量的基向量对应的输出光场向量所述公式(1)为

S80、重复S20～S70，直至遍历哈达玛正交基矩阵中的所有基向量得到与所述基向量对应的输出光场向量

S90、基于所述基向量和所述输出光场向量根据公式(2)计算得到所述光学调控元件的光学传输矩阵K_V，所述公式(2)为：

公式(2)中，表示的广义逆矩阵。