光学加密作为一种新的加密方法，凭借其固有的高速度、并行性、多维度、大容量等优势，逐渐成为研究热点。本文首先对信息安全中的密码学和信息隐藏技术做了简单概述，并对光学加密系统的特点进行了分析。在阐述了光学加密理论基础后，介绍了几种最典型的光学加密算法，并通过MATLAB软件平台仿真验证了用随机振幅模板代替随机相位模板，用菲涅尔变换代替傅里叶变换，不仅可以破坏加密系统的线性、还可以提升密钥空间，从而增强加密系统的安全性；用基于logistic混沌映射的像素置乱和纯相位编码方法对原图像进行预处理可以增强加密系统的安全性和抗噪声鲁棒性。本文提出了一种基于数字相移全息及图像置乱的光学混沌加密算法，该加密算法是在Tajahuerce提出的基于数字相移全息的随机相位编码系统基础上进行的改进。加密系统的基本结构为马赫-曾德(M-Z)干涉仪，在其中一个光路上对待加密图像先进行预处理，再使用随机振幅模板和随机相位模板进行扰乱，并经过两次菲涅尔衍射变换，得到的光波与另一个光路上经过相位延迟片的参考光波进行干涉，并对生成的四幅全息图进行随机置乱横向叠加。采用峰值信噪比(PSNR)和图像保真度(IF)来评价算法加解密效果，仿真实验证实了基于数字相移全息及图像置乱的光学混沌加密算法的有效性、安全性以及鲁棒性。该算法具有巨大的密钥空间以及抗暴力攻击能力，且密钥灵敏度都在原来的基础上有所提高，增强了加密系统的安全性。仿真结果证明了该加密系统对在信道传输过程中所可能受到的信号干扰和信号丢失问题有较强的鲁棒性。