[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

说明书

本发明涉及一种光学加密装置、光学解密装置和光学加密通信系统，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。本发明的系统具有较好的响应速度和响应精度，从而能够在保证通信安全性的前提下，提高通信系统的通信效率和通信质量。

技术领域

本发明涉及加密通信技术领域，尤其涉及一种光学加密装置、光学解密装置和光学加密通信系统。

背景技术

光学加密是一种典型高效的通信加密方法，其本质是通过光学变换过程，诸如干涉、衍射、散射等对明文图像的内在信息进行扰乱编码从而实现加密，达到良好的加密效果。而散射是光传播过程中的常见的现象之一，得益于散射介质内部微小单元的各向异性和随机性，使得当载有明文信息的光信号进入散射介质时，光信号在介质内部随机传播形成散斑图像，从而达到对明文信息随机编码的效果。但是，在散射介质记忆效应范围内，静态的散射介质的自相关函数与其散斑图像的自相关函数近似相等，导致基于静态散射介质的单通道随机加密技术容易受相位恢复全密文攻击而降低通信的安全性。

针对上述问题，现有的基于散射介质的光学加密手段通常通过电机带动散射介质改变其与入射光线的角度等机械方法，使散射介质对入射光线的散射效果可在多个状态之间进行可逆切换，从而对光信号进行多级调控，实现对光信号的动态随机编码。但这种方法高度依赖机械系统的稳定性，来保障散射介质不同状态的散射效果之间的可逆切换，因而需要昂贵的精密机械系统才能做到光学范围内可以接受的误差。而且，受制于机械结构的限制，这种方法的响应速度较慢，使用一段时间后，其机械结构会因为磨损导致响应精度下降。另外，机械结构往往需要占用较大的空间，不利于实现系统的集成化、小型化，不符合当前光学系统小型化、便携化的发展趋势。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种光学加密装置、光学解密装置和光学加密通信系统，其解决了现有技术中采用散射介质进行光学加密时，响应速度慢、响应精度差技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种光学加密装置，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。

可选地，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。

可选地，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。