[發(fā)明專利]光學加密裝置、光學解密裝置和光學加密通信系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2023-02-08
• 公開（公告）號: CN116094613A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設計）人: 劉言軍;孔德來
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: H04B10/85
• 分類號: H04B10/85;H04L9/40
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理有限公司 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種光學加密裝置，其特征在于，用于對明文光信號進行編碼，生成密文光信號，所述加密裝置包括：

控制單元，用于基于預先的加密協(xié)議生成控制信號；

光學調控單元，用于基于所述控制信號對所述明文光信號進行編碼，得到所述密文光信號；

其中，所述加密協(xié)議是基于光學調控元件的折射率分布與所述控制信號的對應關系設定的協(xié)議；所述光學調控元件包括電控可調散射介質，所述電控可調散射介質包括多個可調諧的各向異性微元，能夠基于加載于自身的所述控制信號改變自身的折射率分布。

2.根據權利要求1所述的加密裝置，其特征在于，所述光學調控單元包括：所述光學調控元件，或者，基于所述光學調控元件的折射率分布的逆函數設置的加密模塊；其中，所述光學調控元件的折射率分布通過光場調制函數描述；

當所述光學調控單元包括所述光學調控元件時，所述光學調控元件基于所述控制信號改變自身的折射率分布，對透射過所述光學調控元件的所述明文光信號進行編碼，得到所述密文光信號；

當所述光學調控單元包括所述加密模塊時，所述加密模塊基于所述控制信號，將對應的光場調制函數的逆函數與所述明文光信號相乘，得到所述密文光信號。

3.根據權利要求2所述的加密裝置，其特征在于，所述電控可調散射介質中的各向異性微元為：包含電光材料的各向異性的微小散射單元。

4.根據權利要求2所述的加密裝置，其特征在于，所述光學調控元件還包括相對設置的第一基板和第二基板，所述電控可調散射介質設置于所述第一基板與所述第二基板之間；所述第一基板包括第一透光層和第一導電層，所述第一導電層設于所述第一透光層和所述電控可調散射介質之間；所述第二基板包括第二透光層和第二導電層，所述第二導電層設置于所述第二透光層和所述電控可調散射介質之間。

5.根據權利要求2所述的加密裝置，其特征在于，所述控制信號為電信號，所述光學調控元件的光場調制函數包括：點擴散函數、散斑圖像、光學傳輸矩陣中的任意一種。

6.根據權利要求5所述的加密裝置，其特征在于，所述控制單元在用于生成所述控制信號之前，還用于基于測量過程獲得所述光學調控元件的光場調制函數與所述電信號的對應關系，所述測量過程包括：

所述控制單元將與所述加密協(xié)議中包含的電信號加載至所述光學調控元件上，測量得到所述光學調控元件在當前加載的電信號下對應的光場調制函數；以及，

重復上述測量過程，直至得到加密協(xié)議中包含的所有電信號對應的光場調制函數。

7.根據權利要求6所述的加密裝置，其特征在于，所述光學調控元件的光場調制函數為光學傳輸矩陣，所述測量得到所述光學調控元件在當前加載的電信號下對應的光場調制函數，包括：

S10、所述控制單元生成N階的哈達瑪正交基矩陣；

S20、所述控制單元從所述哈達瑪正交基矩陣中取出第i列作為第i次測量的基向量其中，i為不大于N的正整數；

S30、所述控制單元將所述基向量轉換為方陣形式，并對方陣形式的所述基向量疊加的相移，形成四個相移矩陣

S40、所述控制單元將四個所述相移矩陣分別進行擴充，得到四個擴充矩陣；

S50、所述控制單元依次將四個所述擴充矩陣加載至空間光調制器上，得到四個用于輸入光學調控元件的輸入光場；

S60、所述控制單元通過光探測器獲取四個所述輸入光場經光學調控元件調控后，得到的方陣形式的光強分布

S70、所述控制單元將所述方陣形式的光強分布拉長得到向量形式的光強分布根據公式(1)計算得到第i次測量的基向量對應的輸出光場向量所述公式(1)為

S80、重復S20～S70，直至遍歷哈達瑪正交基矩陣中的所有基向量得到與所述基向量對應的輸出光場向量

S90、基于所述基向量和所述輸出光場向量根據公式(2)計算得到所述光學調控元件的光學傳輸矩陣K_V，所述公式(2)為：

公式(2)中，表示的廣義逆矩陣。