光纤保密通信是解决电域加解密“速率瓶颈”和光网络潜在安全威胁的一种有效途径，而实现光纤保密通信的前提是完成密码同步。为保证光纤保密通信系统成功解密，本课题组设计了一种新的全光同步方案，推导出了光纤信道传播时延差的计算公式，详细阐述了全光同步实现过程。采用OptiSystem软件分别在10 Gbit/s和40 Gbit/s加解密速率下进行了全光同步仿真实验，测试分析了密码同步状态对解密输出性能的影响，解密输出数据均与原始明文数据完全相同，而且都保持了较好的输出性能。研究结果表明，所提全光同步方案切实可行，既适用于10 Gbit/s信道速率，也适用于40 Gbit/s信道速率，既适用于常规光纤链路，也适用于经过色散补偿的光纤链路，可以有效解决光纤保密通信中的全光密码同步问题，对光纤保密通信系统的研制开发具有一定的参考价值。

利用两段色散互补的单模光纤跨段，并结合一个相位偏移器，设计出了一种基于光纤自相位调制效应的全光信号优化结构。理论分析了光纤中的自相位调制效应，介绍了优化结构的工作原理和基于半导体光放大器(SOA)与马赫曾德尔干涉仪(MZI)的全光异或原理，并通过光通信系统设计软件OptiSystem搭建了全光异或门和全光信号优化结构的仿真模型，分别对速率为10 Gb/s和40 Gb/s的全光异或输出结果进行了优化，使得异或输出消光比分别从10 dB和9 dB提高到约26 dB，并得到质量优良的输出眼图。结果表明，常规的全光异或输出消光比普遍较低，通过全光信号优化结构可以使消光比得到大幅提高，改善输出信号的质量。

针对目前光通信保密系统中基于电信号处理的流密码加解密技术的局限性, 提出基于全光信号处理的加解密技术; 对几种典型的全光异或加密方案进行了研究, 介绍了各自的工作原理、特点及研究进展; 利用OptiSystem软件搭建了基于SOA-MZI(半导体光放大器－马赫-曾德干涉仪)异或门的全光加解密系统仿真模型, 并基于HNLF(高非线性光纤)的自相位调制效应设计了一个优化结构对系统进行优化。研究表明: 全光加解密技术具有优良的特性, 能使整个光通信保密系统运算速率更高,传输更安全。