液晶作为一种介于液态与结晶态之间的功能性软材料，可以同时表现出液体流动性和晶体的各向异性，被广泛应用于图像显示、集成光电子学、光通信等领域。近年来，由于液晶理论研究的深入及其加工技术的发展，液晶在几何相位、动态可调谐等光场调控方面的优势推动了光学器件的平面化、集成化、智能化和小型化。综述了液晶在光场调控方面的最新应用进展，具体讨论了其对光波振幅、相位、偏振等多维度参数的调控特性，进而探讨了液晶在多功能光学器件和光学加密系统中的应用。

信息技术的发展使得信息加密变得日益重要。光学加密作为一种信息加密手段，具有多维度和高并发速度等优势。然而，传统的光学加密方案往往需要复杂和笨重的光学元件，这导致器件难以小型化和便携化，同时也降低了加密效率。超构表面是一种人工设计的二维平面结构，能够在亚波长尺度上实现对光场的灵活调控，为光学加密提供了一个灵活的平台。近年来，基于超构表面的光学加密方法不断涌现，其利用光在输入端和输出端的多维度来增加加密的复杂度和安全性。基于此，根据加密的端口类型，分别从单一输入端、单一输出端以及输入-输出端联合三个方面对这些方法进行了分析和讨论，并对超构表面光学加密的未来发展趋势进行了展望。

基于矢量分解及双随机相位编码设计了一种光学图像加密系统。通过矢量分解将原始图像分解为两个相位模板, 其中一个相位模板通过双随机相位编码系统进行加密, 另一个相位模板作为额外的密钥, 参与图像的解密, 通过与解密光束相干叠加恢复出原始图像。数值模拟表明, 所设计加密系统具有较好的加密和解密效果, 以及较强的抗噪声和剪切攻击能力。相较于双随机编码系统, 文中加密系统通过矢量分解增加了一个密钥, 拓展了系统密钥空间, 且矢量分解破坏了加密系统的线性关系, 加密系统能够抵御唯密文攻击、已知明文攻击及选择明文攻击, 具有较高的安全性。

针对现有彩色图像光学加密方法存在解密结果失真的问题,提出一种结合混沌运算与菲涅耳衍射全息的彩色图像单通道加密新方法。首次加密操作利用菲涅耳衍射将彩色图像RGB通道分量转换成一幅实值计算全息图;第二次加密操作是利用改造的Logistic混沌系统对计算全息图像素进行置换与扩散。结果表明,本文方法除传统混沌系统密钥以外,菲涅耳衍射距离、参考光波长和入射角方向余弦作为关键密钥均可以增大密钥空间(约为10 ²⁴⁹),而且具有较小的密钥体积;解密图像的保真度高且相邻像素相关性、信息熵、像素数改变率和归一化改变强度等评价指标均接近理想值;密文图像的直方图平坦,灰度分布均匀,完全隐藏了原始彩色图像的灰度和色彩信息。

为实现对多幅图像完成同步加密，并提高密文的安全性与抗几何变换攻击能力，提出基于快速响应码 (QR)与级联分数阶 Fourier变换的多图像光学加密算法。借助 Logistic映射，获取随机掩码，联合 Fresnel波带 、 Hilbert模型，构建调制掩码；引入复数理论，借助模板图像对第一幅明文实施处理，形成复数图像；采用分数阶 Fourier变换，借助调制掩码，对复数图像实施处理，并基于相位-幅度截断机制，得到相位分布与密钥； 再结合相位截断方法与分数阶 Fourier变换，设计级联快速傅里叶变换( FFT)加密机制，通过调制掩码与相位分布，对剩余的多幅明文实施频域变换处理，输出融合幅度图像，并将其转换为对应的 QR码；引入 Gyrator变换 ，通过相应的光电装置，利用激光束对 QR码完成干涉处理，得到密文。测试数据表明：相对已有的多图像光学加密技术，本算法具备更高的保密安全性与抗攻击能力，在裁剪变换下，其复原图像的失真度更小。

用共参数的两种混沌系统生成可置换传统双随机相位编码系统中随机相位模板的新模板.将明文图像编码为相位信息, 克服原双随机相位编码系统对第一块相位模板不敏感的缺陷; 构建可产生均匀非相关随机序列的广义Fibonacci混沌系统, 生成均匀分布的相位模板进行图像加密, 提高密钥传输效率及系统对密钥的敏感性; 对一次加密得到的复值图像, 采用提取其振幅及相位的替代操作进行再加密, 解决其像素值不能通过按位“异或”进行替代的问题,使密文图像分布更均匀, 信息熵达到7.995 8, 能有效抵御统计分析攻击.在二次加密中, 将产生加密模板的混沌初值与一次加密得到的密文联系, 像素数改变率达到0.995 239, 更接近理想期望值, 增强了系统对明文的敏感性, 有效抵御选择明文攻击.仿真实验表明,该方法有效增加了密钥空间和密钥敏感性, 提高了加密系统加密效率和安全性.

提出了一种新的基于多波长光源计算鬼成像的光学加密方案。方案使用红绿蓝三色光产生多个随机散斑,将散斑序列的相位掩膜矩阵调制成随机Toeplitz矩阵,散斑的对应波长是随机三色光波长,相位掩膜和波长同时作为光学加密的两个密钥。所有散斑经过相同的轴向距离到达物体后,最终利用压缩感知技术恢复物体图像。数值仿真表明,方案在双密钥全部已知条件下能完全恢复物体图像,密钥窃取率低于60%不能获得物体图像信息。获得同等质量的图像,方案所需的测量次数和传输密钥量仅是基于计算鬼成像的双密钥光学加密方案的1/3。