级联双相位密码（CDPE）系统是一种包含两个纯相位板（密文板和密钥板）的重要光学密码系统，为了提升该系统的加密效率，提出一种双图像加密方法。加密时，将密钥板的轴向距离作为控制参数，提出一种新的迭代加密算法，该算法可将两幅明文图像加密至同一个密文板中，将传统的CDPE系统的加密效率提升了1倍。解密时，当密钥板分别处于两个设定的轴向位置时，可以在输出平面得到两幅不同的明文图像。采用数值仿真和实验验证了所提方法的有效性，并研究了密钥板两个位置之间的距离对解密结果的影响。对所提方法安全性的分析表明，所提方法对于暴力破解和选择明文攻击均具有稳健性。此外，所提方法可方便地推广至多图像加密，因此CDPE系统的加密效率可以得到进一步提升。

随着多元化媒介和数字化信息网络的急速发展, 数码形象加密技术在图形形象的安全保存、传达输送、著作权保护和秘密通信等领域被普遍推广应用。针对现有基于超级混沌的图像加密算法的缺点, 提出了一种改进算法, 该算法对像素加扰进行优化配置, 通过像素置换和加密文本扩散过程, 进一步混乱明文图像与加密文本图像的关联效应, 从而能缩短超级混沌系统的迭代时间。研究结果表明: 加密后直方图的像素值分布均匀; 密文之间的NPCR值和UACI值分别为99.652 1%和33.432 1%, 表明算法对加密密钥的微小改变具有极强的敏感性; 在新超混沌序列量化模式中引入该方法可有效提高操作效率, 且该算法无论在安全方面还是有效运用方面都具备良好性能, 可在图像安全通信和其他领域广泛使用。

为满足浸没式光刻照明系统对掩模面高均匀性和不同照明模式的要求，对照明系统中的照明模式变换器进行了研究。采用衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，DOE)来产生各种照明模式，从光栅结构出发，经两步变换分析了光栅转变为DOE的过程。并提出一种离散抽样加密算法，以抽样线宽1~5 μm的四极照明DOE为例，揭示了DOE特征尺寸、衍射效率和光强分布非均匀性的实际对应关系。设计结果表明：随着抽样线宽的减小，整形光束的衍射效率和均匀性将得到较大提高。利用接触式光刻工艺完成了特征尺寸为1.76 μm×1.76 μm的16台阶照明模式变换DOE的制作，通过搭建光学测试平台对不同照明模式下DOE的光强非均匀性和衍射效率进行了测试，结果满足设计要求，验证了离散抽样加密算法能够有效指导照明模式变换系统DOE的设计。

为了减少差分跳频系统中接收端检测信号时资源的消耗，提出了一种新的差分跳频解决方案。在系统设计时使用了加密算法和信号调制方法，该方案可有效解决差分跳频系统接收端接收信号时资源和时间的消耗，并且可以有效提高系统的安全性能。通过理论分析和仿真验证，证明了该方案的可行性和实用性。

设计了一种10 Gbit/s EPON(以太网无源光网络)综合安全方案, 用于解决其点到多点拓扑结构造成的诸如窃听和伪装对安全敏感类业务的威胁。该方案包括含有密钥交换的双向认证方案及基于时间标签的加密算法。其中, 认证方案可在注册过程中验证OLT(光线路终端)及ONU(光网络单元), 加密算法可使用帧结构中的时间戳生成时变的密钥。实验结果证明了该综合安全方案的有效性。

为了同步实现图像压缩和加密, 提出了一种采用超混沌Chen系统和改进零树编码相结合的图像压缩加密算法。该算法在改进零树编码基础上, 先利用超混沌Chen系统产生的密钥流修正位平面编码过程中形成的上下文和判决, 然后送入MQ算术编码器中进行熵编码生成相应的压缩码流, 最后将压缩后码流反馈到超混沌Chen系统的输入端, 产生新的密钥, 使密钥流和明文相关, 实现图像的联合压缩加密。实验结果表明, 该算法的峰值信噪比(PSNR)至少提高了1 dB, 密钥空间为256 bit, 加密时间占总时间的百分比均小于45%, 明文和密钥敏感性高。该算法实现了图像的联合压缩加密, 比原始嵌入式零树小波(EZW)算法的图像重建质量高, 具有高抗线性攻击和差分攻击能力, 密钥空间大, 安全性好。