光学加密技术与信息安全的融合与应用探索

刘 念，秦 维，刘 杰，金 鑫，虎 将，田 杰，刘昊轩

（西安应用光学研究所 陕西 西安 710065）

1 引言

在当前的信息安全领域当中，最为重要的就是信息防伪技术以及信息加密技术，而其中的光学加密技术以及防伪技术由于自身具备的并行性以及较低的成本，受到了重点关注。早在20世纪70年代，美国就已经申请了一些在光学安全技术方面的专利，这些专利内容主要应用在防伪以及身份验证等方面，这也是光学加密技术在信息安全领域中应用的最早实例，而在目前的社会环境中，由于互联网技术以及各种现代化技术的飞速发展，信息安全领域越发复杂，这就更需要利用光学加密技术来保证关键数据信息的安全性。

2 基于菲涅耳变换的光学加密方式

基于菲涅耳变换的加密系统，其最早起源于全息储存方面所展开的加密研究，因此，这就需要将这两者进行综合讨论。在信息安全中，全息储存具有储存容量大以及多维度数据信息读取能力等优点，拥有着十分广阔的市场前景，这就使得在全息储存之中所采用的光学加密技术，必须要保持更加高速的状态，从而满足全息储存在实际读写过程中对于信息加密的基本需求。早在1997年，就已经提出了要对全息储存方式进行加密的措施，首先要将所储存的图像数据信息采用双随机相位编码方式来进一步加密处理为白噪声分布状态，而后再利用全息储存来将其储存在光折变晶体之中，但由于双随机相位编码技术之中，其涉及到了两个傅里叶变化透镜，整体结构组成十分复杂，并且拥有着相对较高的成本，使得这种方式很难正常运用。而在1999年所提出的基于菲涅耳变换的光学加密方式，可以更好的代替傅里叶来对需要储存的图像数据信息进行加密处理，而后采用离轴全息方式来加以记录。同时，通过旋转晶体的方式，就可以在多角度上隐藏图片。而在后续的全息储存加密工作不断发展的过程中，又出现了全新的菲涅耳域双随机相位的编码方式，可以将空间位置、相位分布以及相干光波长度作为光学加密处理的密钥。并且由于菲涅耳变化结果与主要的波长有着十分紧密的联系，这就可以将更多幅原始图像数据信息，采用不同波长的菲涅耳变换加密处理后进行叠加，使其可以融合到一副密文图像之中，站在理论的角度上来看，基于菲涅耳变换的加密方式还可以在大多数加密系统中应用，这也是光学加密技术与信息安全融合的重要体现[1]。

3 基于离轴数字全息的加密系统

数字全息技术，其最早在1967年提出的，主要就是利用各种电子感光元件来更好的代替传统全息干板来更好的对全息图加以记录，并利用计算机技术来实现。而由于计算机科技水平以及数字记录介质方面带来的限制，直到近年来计算机技术飞速发展以及高分辨率光电成像技术的完善，才使得数字全息技术得到了较为显著的发展，并且在显微观测、信息安全以及变形测量等领域中得到了应用。而其在信息安全领域之中，其主要应用在信息加密以及数字水印这两个主要方面。而在光学加密领域当中应用数字全息技术，主要目的就在于解决双随机相位编码等光学加密方式中所产生的记录困难以及传输不稳定的问题，当前所用的大部分加密方法中，其最后的加密结果之中不仅包含着相位信息，还有着振幅信息，这也对信息记录工作的开展产生了较为严重的影响，尤其是那些相位信息，更是不可能实现直接记录。而在2000年，利用数字全息技术将复振幅加密结果记录成一幅具体的数字全息图像，进一步解决了传输困难以及储存困难等严重问题。除此之外，基于离轴数字全息的机密系统还能够将加密密钥记录成一幅数字全息图，从而更好的实现对于关键信息的加密处理。

4 利用相移干涉技术的加密系统

相移干涉技术最早在1974年提出，并且在多个精密测量领域之中得到了十分广泛的应用。同时，利用相移干涉技术，同样可以更好的记录好复振幅数据信息，那些待记录的复振幅数据信息，可以参考同一个系列的光干涉，并在每一个参考光中存在相应的相移，这就可以得到一系列的干涉图，而后就可以利用光强探测器件来更好的记录干涉图的具体强度分布，使得那些以待记录的复振幅数据信息能够根据主要的强度分布准确的计算出来。由于利用相移干涉技术的加密系统中存在着相对较多的干涉图，企业比数字全息方式更加准确，能够保证信息安全领域中信息加密以及数字水印的安全性以及稳定性[2]。

5 结论

站在近年来光学加密技术发展的角度上来看，其中出现了许多种综合使用多种技术的加密方式，而引发这一现状的主要原因就在于单一的光学加密方式中拥有着较为显著的局限性，为了更好的提升加密系统的整体性能，使其可以在多种场合中加以应用，就应当积极采用基于菲涅耳变换的光学加密方式、基于离轴数字全息的加密系统以及利用相移干涉加密系统等方式，使其可以在信息安全领域中得到了更加科学、合理的应用，在促进光学机密技术不断发展的同时，保证各类关键的数据信息能够得到全方面的加密处理。