[發明專利]光學加密裝置、光學解密裝置和光學加密通信系統

在審

• 申請號: 202310083787.1
• 申請日: 2023-02-08
• 公開（公告）號: CN116094613A
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（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

本發明涉及一種光學加密裝置、光學解密裝置和光學加密通信系統，所述加密裝置包括：控制單元，用于基于預先的加密協議生成控制信號；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。本發明的系統具有較好的響應速度和響應精度，從而能夠在保證通信安全性的前提下，提高通信系統的通信效率和通信質量。

技術領域

本發明涉及加密通信技術領域，尤其涉及一種光學加密裝置、光學解密裝置和光學加密通信系統。

背景技術

光學加密是一種典型高效的通信加密方法，其本質是通過光學變換過程，諸如干涉、衍射、散射等對明文圖像的內在信息進行擾亂編碼從而實現加密，達到良好的加密效果。而散射是光傳播過程中的常見的現象之一，得益于散射介質內部微小單元的各向異性和隨機性，使得當載有明文信息的光信號進入散射介質時，光信號在介質內部隨機傳播形成散斑圖像，從而達到對明文信息隨機編碼的效果。但是，在散射介質記憶效應范圍內，靜態的散射介質的自相關函數與其散斑圖像的自相關函數近似相等，導致基于靜態散射介質的單通道隨機加密技術容易受相位恢復全密文攻擊而降低通信的安全性。

針對上述問題，現有的基于散射介質的光學加密手段通常通過電機帶動散射介質改變其與入射光線的角度等機械方法，使散射介質對入射光線的散射效果可在多個狀態之間進行可逆切換，從而對光信號進行多級調控，實現對光信號的動態隨機編碼。但這種方法高度依賴機械系統的穩定性，來保障散射介質不同狀態的散射效果之間的可逆切換，因而需要昂貴的精密機械系統才能做到光學范圍內可以接受的誤差。而且，受制于機械結構的限制，這種方法的響應速度較慢，使用一段時間后，其機械結構會因為磨損導致響應精度下降。另外，機械結構往往需要占用較大的空間，不利于實現系統的集成化、小型化，不符合當前光學系統小型化、便攜化的發展趨勢。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于現有技術的上述缺點、不足，本發明提供一種光學加密裝置、光學解密裝置和光學加密通信系統，其解決了現有技術中采用散射介質進行光學加密時，響應速度慢、響應精度差技術問題。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

第一方面，本發明實施例提供一種光學加密裝置，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。

可選地，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。

可選地，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。