2、全光异或加密方案的实现

全光异或加密方案的实现主要是利用介质的非线性效应，例如

HNLF(高非线性光纤)、

SOA (半导体光放大器)等的非线性特性。基于这些非线性介质的异或加密方案主要有两种：
一种是基于介质本身的非线性效应实现异或加密，另一种是基于非线性介质所辅助的干涉
仪结构实现异或加密。

2.1 基于 HNLF 克尔效应的全光异或加密方案

图

2 所示为基于 HNLF 克尔效应的全光异或加密方案框图[1]。在 HNLF 输入端，控制

信号光

A、B 和连续探测信号光 C 同时注入 HNLF，其中 A、B 的偏振方向相互垂直，且它

们分别与

C 的偏振方向成 45°夹角。在 HNLF 输出端设置一个方向与 C 的初始偏振方向相互

垂直的偏振检偏器。若

A 和 B 同为“0”，则 C 得不到调制，其偏振方向保持不变，经过检偏

器后输出

“0”；若 A 和 B 一个为“1”，另一个为“0”，则光纤的克尔效应将导致“1”码信号偏

振方向与

“0”码信号偏振方向的折射率差异，这种双折射效应使得 C 的偏振方向发生旋转，

经过检偏器后输出

“1”；若 A 和 B 同为“1”，则由它们所引起的双折射效应相互抵消，C 的

偏振方向保持不变，经过检偏器后输出

“0”。指定信号 A、B 分别代表数据光信号和密钥光信

号，则上述操作就实现了对数据光信号的异或加密运算。

由于

HNLF 具有超快的响应速度(飞秒量级)和极高的非线性效应，因此该加密方案的

运算速率理论上可以达到

100 Gbit/s 以上。文献[2]中采用高非线性氧化铋玻璃光纤，通过实

验成功验证了基于光纤

FWM(四波混频)效应的全光 CDMA(码分多址)加解密系统。然而在