本发明公开了基于网格编码调制下高安全性聚类映射多芯光传输系统，包括：网络编码调制模块，用于对输入的原始比特流进行串并转换，获得并行的比特流；二维星座聚类映射模块，用于基于二维星座，并行的比特流映射获得二维星座图。三维星座聚类映射模块，用于基于聚类映射算法，将并行的比特流从二维星座图扩展至三维几何星座图；三维星座加密模块，用于选取蔡氏混沌模型，生成扰动向量；基于扰动向量，生成三维空间扰动的混沌四元数矩阵，将三维几何星座图扰动成三维球形星座图。二维星座及维特比译码模块，用于根据聚类映射算法，将立方体星座图还原成二维的星座图，获得二维符号信息；对二维符号信息进行维特比译码，获得原始比特流。