[发明专利]基于随机光场空间相干结构调控的光学加密系统及方法

权利要求书

1.基于随机光场空间相干结构调控的光学加密系统，其特征在于，包括：

光源组件，包括激光器和线偏振片，所述激光器产生激光，所述线偏振片将激光转化为完全相干线偏振光；

加密光路，所述加密光路中依次设置有第一凸透镜、随机相位屏、第二凸透镜，所述完全相干线偏振光经过待加密物体后入射至所述第一凸透镜，所述第一凸透镜将待加密物体的像投射至所述随机相位屏，所述随机相位屏将包含待加密物体的像的完全相干线偏振光转化成非相干线偏振光，所述第二凸透镜对所述非相干线偏振光进行分数阶傅里叶变换，将非相干线偏振光包含的光学信息加密，并通过调控输入面和输出面与第二凸透镜之间的距离来设置分数阶傅里叶变换的阶数，将分数阶傅里叶变换的阶数作为加密密钥。

2.如权利要求1所述的基于随机光场空间相干结构调控的光学加密系统，其特征在于，还包括：

第一分光元件和第二分光元件，所述第一分光元件设置于所述线偏振片和第一凸透镜之间，所述第一分光元件将完全相干线偏振光分成第一光束和第二光束，所述第一光束依次经过待加密物体、第一凸透镜、随机相位屏和第二凸透镜后入射至所述第二分光元件；

参考光路，所述参考光路中依次设置有四分之一波片和凹透镜，所述四分之一波片将所述第二光束转化为圆偏振光，所述圆偏振光经过所述凹透镜后入射至所述第二分光元件，所述第一光束和第二光束在所述第二分光元件上合束；

第三凸透镜、第三分光元件、第一电荷耦合器、第二电荷耦合器和控制器，从所述第二分光元件发射出来的合束光经过所述第三凸透镜后入射至所述第三分光元件，所述第三分光元件将合束光分成两束不同偏振方向的光束，所述控制器控制所述第一电荷耦合器和第二电荷耦合器分别拍摄x方向和y方向偏振光的散斑信息，并通过计算加密光场的交叉谱密度来恢复加密的图像。

3.如权利要求2所述的基于随机光场空间相干结构调控的光学加密系统，其特征在于，通过调控所述凹透镜与第二分光元件之间的距离来调控解密密钥。

4.如权利要求2所述的基于随机光场空间相干结构调控的光学加密系统，其特征在于，所述参考光路中还设置有第二扩束镜和第二反射镜，所述第二光束经过所述四分之一波片后经过所述第二扩束镜进行扩束，然后经过所述第二反射镜入射至所述凹透镜。

5.如权利要求2所述的基于随机光场空间相干结构调控的光学加密系统，其特征在于，还包括：

第一半波片，设置于所述第二凸透镜与第二分光元件之间，所述第一光束经过所述第一半波片后偏振方向为45度；

第二半波片，设置于所述第一分光元件与四分之一波片之间，所述第二光束经过所述第二半波片后偏振方向为45度。

6.如权利要求2所述的基于随机光场空间相干结构调控的光学加密系统，其特征在于，所述第三分光元件为偏振分束镜。

7.如权利要求1所述的基于随机光场空间相干结构调控的光学加密系统，其特征在于，所述加密光路中还设置有第一反射镜和第一扩束镜，所述完全相干线偏振光经过所述第一反射镜后反射至所述第一扩束镜，并经过所述第一扩束镜扩束后入射至待加密物体。

8.如权利要求1所述的基于随机光场空间相干结构调控的光学加密系统，其特征在于，还包括：

空间光调制器，所述空间光调制器用于加载待加密物体的图像信息，所述完全相干线偏振光经过所述空间光调制器后入射至所述第一凸透镜。

9.如权利要求1所述的基于随机光场空间相干结构调控的光学加密系统，其特征在于，所述随机相位屏为旋转毛玻璃。

10.一种基于随机光场空间相干结构调控的光学加密方法，其特征在于，包括：

产生激光；

将激光转化为完全相干线偏振光；

所述完全相干线偏振光经过待加密物体；

将包含待加密物体的像的完全相干线偏振光转化成非相干线偏振光；

对所述非相干线偏振光进行分数阶傅里叶变换，将非相干线偏振光包含的光学信息加密，并通过调控输入面和输出面与第二凸透镜之间的距离来设置分数阶傅里叶变换的阶数，将分数阶傅里叶变换的阶数作为加密密钥。