信息加密技术是信息安全的核心技术之一。经过对光学应用于信息安全领域的探索和研究，形成了以傅里叶光学为理论基础，信息学与光学交叉而成的一门重要的学科--信息光学。该学科的本质在于光学系统和信息系统(成像系统和通信系统)之间具有很多相同的基本性质，如线性不变性等。因此，一个成像系统不仅能够从几何传播的角度进行分析，也能够用频率的观点进行分析。光学信息处理系统，拥有高处理速度、高并行度、高维度、快速实现卷积和相关运算等得天独厚的特性，在某种意义上比传统数字方法更具优越性。因而，光学加密技术在信息加密技术中显示出了巨大优势，探索和开发光学信息安全系统具有很高的学术价值和应用价值。本论文重点分析比较了信息光学中重要的标量衍射理论计算方法，并且通过对光学图像加密现状的总结和分析后，重点研究了多幅图像的光学加密技术和三维信息的光学加密技术。　　标量衍射理论是信息光学中重要的理论，特别是光学信息安全的理论基础。对于三种基本的标量衍射理论：基尔霍夫衍射、瑞利-索末菲衍射和角谱理论衍射，通过理论分析、计算模拟与实验验证，分别进行了满足奈奎斯特抽样定理条件、应用范围以及相互差异的比较和分析，证实了原本等价的三种标量衍射理论，由于采用傅里叶变换后，角谱理论衍射较其他两种方法计算更准确。　　基于分块置乱和空域信息预选技术的级联双随机位相的多图像光学加密系统，一方面，空域信息预选技术即保留了多幅图像中每幅图像的主要空间信息，同时又缩减了总体所占用的存储空间。从而使多图像加密系统本身的负担大大减轻，确保了信道的载荷水平。空域信息预选技术的采用，解决了信道过载和容量低的问题，很大程度的突破了多图像加密数据量大和系统复用率低的瓶颈。在系统保真度和加密容量两方面性能要求上均达到了较理想的水平。另一方面，分块置乱与级联双随机位相加密相结合，在位相密钥的基础上增加了系统的一个设计上的密钥自由度，系统形成了多重“锁”和“密钥”的结构，使得该光学加密系统的安全性高、鲁棒性矫健和不可感知性强。此外，该系统可以面向广大用户，实现大数据量的信息加密和解密。　　基于数字干涉的三维信息非对称密钥加密系统密，首先，在系统中采用点云模型的算法建立三维信息。根据点云模型中任意两点数据的无任何联系的特点，建立的三维信息本身就是一种非对称系统，因此作为明文的三维信息系统具有不可感知性。其次，在菲涅尔域光学加密系统的基础上应用了信息抽取的算法，加密密钥与解密密钥是两个不同的密钥系统，构成了非对称密钥加密系统，从而整个加密系统的安全性由可攻击的线性对称密钥系统提高到不被感知的非对称性密钥系统。另外，由于高维度信息的自由性和非对称性以及非对称密钥技术的引入，极大地提高了加密系统多维密钥参数的灵敏度，系统的安全性得到了显著的提高。在虚拟光学的框架下的模拟结果验证，利用点云模型构建的三维物体信息，在经由信息抽取算法实现的非对称密钥系统下，加密过程和解密过程具有良好的可验证性、不可感知性、安全性高以及矫健的鲁棒性。