微电子技术由于自身物理机制的限制,在数据处理速率方面存在应用瓶颈。光信号处理技术可在光域中实现信息的变化处理,具备高速的信息处理能力。而光域信号逻辑作为光信号处理技术中的核心部分,它在很多的领域均有应用。特别地,异或逻辑运算利用其互逆性的特点能够实现对信息的加密处理,该加密算法具有操作简单,效率高等优点。因此,关于光逻辑门的设计方案及其在加密中的应用具有很大的研究价值。本文将主要围绕高速率的光域信号逻辑设计方案和其在保密通信系统中的应用展开深入的研究和分析。主要的研究工作如下:（1）结合经典的杨氏双缝干涉实验,引入类双缝干涉的概念并在此基础上提出了一种基于双驱马赫曾德尔调制器结构的光域信号逻辑方案,通过控制两束相干光的相位差来产生所需的光强。此外,还对AND、OR、NAND、NOR、XNOR和XOR六种基本的光逻辑门进行了参数配置与性能优化。实验成功验证了信号速率为32Gbit/s时六种基本的光域信号逻辑运算。该方案的特点是仅利用一个结构简单的双驱马赫曾德尔调制器即可实现基本的光域逻辑信号,并且使用一套实验设备可以重构多达24种逻辑信号。另外,在调制器和探测器带宽足够高的情况下,利用该方案生成的逻辑信号的速率可达到100Gbit/s。综上所述,所提的方案具有结构简单、成本低、可重构及高速率等优点。（2）提出了基于强度调制器传递曲线非单调特性的光逻辑门实现方案。通过控制强度调制器偏置点的位置,实现信号由四态到两态的转化并通过计算可以得到六个基本逻辑门的参数配置。在此基础上对该方案的参数配置进行了优化,以使逻辑输出信号的消光比达到最佳。实验验证了速率为 1 8Gbit/s 时 AND、OR、NAND、NOR、XNOR和XOR的波形图与眼图,并深入探究了影响信号质量的主要因素。（3）提出了基于信号伪装加密的物理安全光传输方案。通过对调制后的QPSK信号进行“切割”使其伪装成16QAM信号进行传输。并在此基础上,对伪装后的信号进行异或逻辑加密,通过两次加密处理使得信号安全传输。仿真平台验证了该方案的有效性并做了相应的性能分析,其结果表明,在没有密钥情况下,非法窃取方无法得到有用信息。