答：光纤介质三阶极化实部作用产生的一种光波间耦合效应，是因不同波长的两三个光波相互作用而导致在其它波长上产生所谓混频产物，或边带的新光波，这种互作用可能发生于多信道系统的信号之间，可以产生三倍频、和频、差频等多种参量效应。WDM系统中信道间的相互作用产生新的频率，当其落入已有的信道带宽内时造成强度起伏引入信道间的相互串扰。其主要应用有： （1）全光波长转换：将信号光的信息转移到闲频光 （2）产生相位共轭波
20、交叉相位调制是如何产生的？有哪些主要应用？PPT讲稿5的第75页
答：WDM系统中，任一波长信号的相位受到其他波长信号强度起伏的影响，光纤色散再把这种相位调制转化为强度起伏，从而对系统的性能产生影响。 其主要应用有：
（1）SOA中的XPM可用于全光逻辑门（全光XOR门等） （2）光开关
（3）全光波长转换
21．光子晶体能用于通信吗？量子点或者量子阱材料能用于通信吗？两者有什么区别？
光子晶体就是人为地让材料的折射率周期变化，比如DFB，然后就像半导体那样，拥有晶格结构，产生能带。所以只有特定频率的光可以落在带隙里面，所以可以只让特定频率的光禁止传播，能够做成波导结构，所以能够用于通信。
量子点和量子点材料可以用于通信，区别是量子点和量子阱都是半导体材料，其周期性体现在原子或者分子的空间排列。
22．何谓光子晶体材料，有何特点？ 光子晶体材料的特点:
具有一定的光学禁带，对于某些波长是不能够投射过光子晶体的； 折射率在空间排列的周期是波长量级； 光子晶体材料对工作波段的光吸收很小。
23．举例说明一维光子晶体波导，并说明其主要应用。
光子晶体是折射率在空间周期性变化，存在一定光学能带间隙电介质结构。其特点是：1.具有一定的光学禁带，对于某些波长是不能透射过光子晶体的；2.折射率在空间排列的周期是波长数量级；3.光子晶体材料对工作波长的光吸收很小。
布拉格光栅是一维光子晶体，它是在一维方向上折射率具有周期性变化的光波导结构。光通信中普遍采用布拉格光纤光栅，其基本的作用是高效地反射特定波长，并使其它波长的光能以很低的损耗通过。布拉格光纤光栅主要用于以下方面：1.滤波器（窄带带阻、宽带带阻、梳状带阻、窄带带通）；2.色散补偿器；3.光纤激光器中的选频器；4.光放大器中的增益平坦滤波器；5.在WDM中与环行器组成的复用器和解复用器。
24.光子晶体光纤有哪两种主要结构？各自有何特征？ 分为介质引导型和光子晶格带隙引导型这两种。
介质引导型光子晶体光纤中心被介质填充满，使得中心的折射率比包层中的高，可实现全反射。这样的光纤可以实现大的折射率差，从而增强对光的束缚，弯曲损耗小。
光子晶体带隙引导型光纤的中心是空的，即中间折射率比边缘的要低。通过模式色散关系可知：只有特定的模式才能在其中稳定地传播。
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25.什么是微环谐振腔？有何特征？如何应用？（讲稿11-5、9、10）
答：微环谐振腔是由微环和信道直波导两部分组成的。按信道波导与微环波导的相对位置，可分为平行耦合和垂直耦合两种类型。
特征：小尺寸，这样许多器件可在同一芯片上集成，使全光信号处理成为可能，同时可形成超大规模集成电路光子；在功能上 F--P谐振腔相似，但不需任何芯片方面的要求，不需用循环器将反射信号和输入信号分离；不需要激子材料。另具有波长选择性，高的品质因数等。
应用：光学滤波器的下降通道；光学上传/下载多路复合器；开关；路由器；逻辑门；激光器和放大器。微环谐振器具有波长选择特性，且波长的选择性高度依赖于微环的各项技术指标，如微环半径、微环折射率等，利用该特性，我们可以设计基于微环谐振器的滤波器和波分复用器件，通过调节半径、折射率等参数，实现对特定波长的上传和下载功能。由于微环具有很高的品质因子，可以用来制作高性能的激光器，实现低阈值的激光激射。由于微环的谐振波长对微环折射率具有高度依赖性，我们可以通过利用电光、声光、热光等效应改变微环折射率的方法使谐振波长发生漂移，从而对特定输入波长的光信号进行调制。
26.如何实现光波相位共轭，相位共轭在光信息传输中有何应用？（讲稿5-115、讲稿8-6）
答：可采用四波混频实现相位共轭，通过输入的泵浦光和信号光的相互作用，可以产生出于信号光共轭的闲频光，从而实现了相位共轭。
应用：用于相位控制的信号处理、信号的中途谱反转。通过中途谱反转（非线性）能够克服色散展宽，从而提高通信速率。
27、实现全光放大的方法有哪些？各自有何特点？ 光纤放大器主要有掺铒光纤放大器（EDFA）、半导体光放大器（SOA）、光纤拉曼放大器（FRA）和光纤参量放大器（FPA）。 EDFA
优点：应用广泛的C波段EDFA通常工作在1530~1565nm光纤损耗最低的窗口，具有输出功率大、增益高、与偏振无关、噪声指数低、放大特性与系统比特率和数据格式无关，且同时放大多路波长信号等一系列的特性，在长途光通信系统中得到了广泛的应用。
缺点：C-Band EDFA的增益带宽只有35nm，仅覆盖石英单模光纤低损耗窗口的一部分，制约了光纤固有能够容纳的波长信道数；动态增益均衡需要考虑。 SOA
优点：直接电注入，电光效率高，体积小，便于集成（大规模阵列），增益带宽宽，可适合工作波长范围（1200-1700nm），载流子恢复时间快，动态特性好，便于光信号处理。
缺点：噪声指数相对较大、功率较小、对串扰和偏振敏感、与光纤耦合时损耗大，工作稳定性较差，端面剩余反射引起有增益纹波等缺陷。 RA 优点：（1）增益介质为普通传输光纤，与光纤系统具有良好的兼容性；（2）增益波长由泵浦光波长决定，不受其它因素的限制，理论上只要泵浦源的波长适当，就可以放大任意波长的信号光；（3）增益高、串扰小、噪声指数低、频谱范围宽、温度稳定性好。
缺点：需要特大功率的泵浦激光器，要实现较宽范围的增益平坦，需要不同波长的多泵浦。 FPA
优点：可获得极大增益，适合分立式放大，工作在量子噪声压缩状态，可获得0dB噪声指数；飞秒量级响应时间，适合做超快信号处理； 缺点：容易饱和
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(贾法雷版)
26、如何实现光波的相位共轭？相位共轭在光信息传输中有何应用？
答：光波相位共轭的实现方式有，四波混频，受激布里渊散射，其他的非线性效应如二波混频，三波混频，受激拉曼散射，光子回波，双光子吸收等等，最常用的是四波混频，受激布里渊散射。 在光信息传输中的作用有：对于多模光纤传输的脉冲信号，由于模色散而造成脉冲展宽，可以利用位相共轭波的再次同类或同一光纤时得到补偿而重新获得窄脉冲。在光纤用作图像传输时，也可以利用类似原理改善由于模色散造成的图像模糊，其次，利用二波混频中的能量转移效应对输出光束进行调制，也是实现光通信中载波信号的一种新方法，位相光纤陀螺也是一种新运用，使用位相共轭还可以实现光学逻辑运算。
27、实现全光放大的方法有哪些？各自有何特点？ 讲稿7 第67页 全光放大 SOA 特点 直接电注入，光电效率高，体积小，增益带宽宽，便于集成，非线性机理可在光电信号处理中广泛应用，但噪声指数相对较大，用作放大时交叉增益调制现象比较严重。 光纤型器件便于与光通信线路连接，高增益和高输出功率，广泛商用化，但增益带宽较窄，宽波段还不能商用化，动态增益均衡需要考虑。 可提供增益范围很宽，可用通信线路作为增益介质，噪声指数最小，但需要泵浦功率太大，要实现较宽范围的增益平坦，需要不同波长的多泵浦。 可获得极大增益，适合分立式放大，工作在量子噪声压缩状态，可获得0dB噪声指数；容易饱和，飞秒量级响应时间，适合做超快信号处理。 EDFA RA FPA 28. 举例说明，如何实现相位调制信号信息处理？
①相位调制信号产生。a直接调制 b 间接调制：电光相位调制，定向耦合器 ②波长转换。 比如采用四波混频非线性效应等。
③调制格式转换。比如，转换为强度调制信号可采用MZ干涉仪等。 ④检测接收。比如，采用与本振光混频的技术等。
29．为何在微环谐振腔中要采用相对折射率差大的光波导？ ①更好地将光束限制在波导中传输 ②增强其模场限制以降低弯曲损耗
③利于减小微环的尺寸以实现更大规模的利用微环作为信号处理元件的光学集成
30．如何实现带宽小于0.1nm窄带滤波器？ ①多个微环滤波器级联 ②相移光纤光栅 ③光子晶体
④多层绝缘介质薄膜滤波器
31、光孤子有哪些特点？如何来控制光孤子？ 特点：
当色散与非线性效应平衡时，产生一阶光孤子，它的波形能无畸变的在光纤中传播；当非线性效
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应占优势时，产生高阶光孤子，它在光纤中传输的脉冲形状将发生连续变化，首先压缩变窄，然后又展宽分裂，最后在传输了一个特定距离后脉冲复原，如此周期性的变化。总的说来，就是光孤子可以在光纤中远距离的传输，而保持形状不变。 如何控制：
损耗控制：当在光纤中传输时，损耗是不可避免的，所以控制好光孤子的补偿是至关重要的，因为当振幅成指数衰减时，脉宽会成指数增加。当给予合适的光功率补偿时，可以使得光纤中存在稳定的一阶光孤子。
通过引入滤波器实现频率控制：减少ASE噪声，减少时间抖动； 引入中途或者周期的强度调制：可以减小噪声，降低时间抖动； 终端或者中途插入色散补偿：减小抖动，降低噪声
32、拉曼放大和布里渊放大的异同。
拉曼放大器有很宽的带宽（约达到40THz），能对1270nm到1670nm的任何信号光进行放大，能利用任意的光纤作为其增益介质，由于其ase比较小所以其噪声系数很小。但是其需要很高的泵浦功率，为了达到宽范围的的增益平坦需要多个泵浦波长进行泵浦，其是利用前向stocks光。起作用的是光频声子。
布里渊放大器的带宽很窄（不到100MHz），泵浦功率要求低，由于后向的stocks反射光产生的，其阈值泵浦功率和泵浦波的谱宽有关，其需要cw泵浦，或者是相对较宽的脉冲泵浦（大于1us），但是当脉宽小于10ns时，则基本不会产生放大。其起作用的是声频声子。
33、什么是Gorden- -harss效应，它对光孤子的影响是什么？
由于在传输链路中为了补偿光功率的损耗，会引入光放大器edfa，当光放大器引入的同时不仅使得脉冲的能量恢复了初始值嗨引入了自发辐射（ASE）噪声，当噪声场加入孤子场时，部分噪声并入到孤子中，从而引起孤子载频的随机抖动，在色散光纤中，脉冲的随机抖动转化为群速度的随机抖动，从而导致脉冲到达的时间的不确定性，若脉冲不能在指定的时间带隙内到达，将会产生误码，这一效应被称为Gorden- -harss效应。 它将会影响孤子光通信额容量和通信距离。
34、光栅中啁啾与变迹的区别与联系？
答：啁啾光纤光栅（光栅周期沿z轴改变）作用：拓宽传输带宽
变迹光纤光栅（折射率的调制沿z轴改变）作用：消除旁瓣 联系 ：改变Bragg光纤光栅的传输特性的
35、EDFA泵浦光波长的选择？
答：514nm、532nm：氩离子气体激光作为泵浦激光，体积庞大；
? 667nm：可由半导体激光器产生，但在掺铒光纤激光器中多模传输，泵浦 效率不高；
? 800nm：可由半导体激光器产生，但会产生激发态吸收，基态的粒子泵浦 到激发态后，不是弛豫到亚稳态，而是在吸收泵浦光后，向更高的能级 跃迁，消耗泵浦光功率。
? 980nm：铒离子相当于三能级系统完全的粒子数反转，噪声特性好，但泵 浦效率不高；
? 1480nm：铒离子相当于二能级系统完全的粒子数反转，泵浦效率高，但 噪声特性也变差。
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