通信安全影响到社会的方方面面，从个人隐私到国家安全，都要求通信方式安全可靠。随着光电子技术的不断发展，曾经被认为是安全的光纤通信也逐渐暴露出被窃听的安全隐患。本论文研究基于光跳频技术的加密机制，保护光纤中传输的海量信息不被窃取。　　本文分析了半导体激光器光谱结构的缺陷以及其对光纤通信的影响。通过实验证明:激光器的边模存在着对通信信息产生泄露的可能性;光注入引起的光谱结构畸变会导致通信中断。　　本文设计了基于光跳频技术的碎片化保密传输机制，提出了基于FPGA数据分配的光跳频实现方案。将光通信由固定波长载波系统变为跳频载波系统，将通信数据分成细小的碎片，使其在波长域上随机跳变，并在信息碎片之间填充噪声信号，形成多路保密数据进行传输。进一步引入时序跳变技术，使数据碎片在时间轴和波长域上同时发生随机跳变，实现二维碎片化随机分布，提高保密性能。　　本文又设计了实现光跳频加解密处理的高速数据通道，主要由光网络收发接口、光跳频数据处理系统和光跳频收发接口三部分构成。发送端，来自光网络的通信数据输入所设计的数据通道，进行光跳频加密处理，形成多路相同速率的新数据，分别调制到不同波长的载波上后输出;在接收端，含有多个波长的混合光信号输入所设计的数据通道，进行光跳频解密处理，恢复出一路通信数据，调制到一个固定波长的载波上输出。　　本文搭建了光跳频宽带光纤传输系统。该系统的核心设备是光跳频机，实现数据的光跳频加密和解密处理。通过合理设计光跳频机的电路板、高速传输线，并进行相关参数调节，使得光跳频机可以支持千兆、万兆光通信系统的加解密。测试表明，光跳频宽带光纤传输系统能够和现有通信系统兼容，在不影响通信网络性能的情况下提高通信的保密安全性，具有广阔的应用前景。