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全光网络作为光纤通信的重要形式,可满足当前人们对于大数据传输的高标准要求。在全光网络的组成器件中,量子点半导体光放大器(QD-SOA)因有源区内包含量子点而表现出较快的增益恢复特性,被广泛应用到光放大及光转换中。除了波长转换器,基于QD-SOA可以构建全光逻辑门器件以及全光逻辑运算器件。根据调制方式不同,利用QD-SOA实现的全光逻辑器件主要分三种,采用交叉相位调制效应(XPM)的QD-SOA全光逻辑器件较其它调制方式的QD-SOA具有消光比大、啁啾小等特点。本文内容如下:1.根据QD-SOA的理论知识,建立QD-SOA的静态和动态模型,并分别采用牛顿迭代法和四阶龙格库塔法,得到载流子浓度变化和光场变化的规律,这是研究QD-SOA波长转换及逻辑器件的基础。2.研究了 QD-SOA-XPM的波长转换特性,分析基于XPM效应的同相反相转换以及相位变化特点。通过改变外加注入电流,可实现输出的反相转换,当I1、I2均为40mA时,转换波形为同相输出,当I1为40mA,I2为10mA时,转换波形为反相输出。此外由载流子浓度的变化规律分析相位的变化规律。3.基于QD-SOA-XPM效应模拟实现了逻辑或门,研究了注入电流、τw2、输入泵浦光功率、脉冲宽度、最大模式增益及有源区长度对逻辑或门性能的影响。通过仿真分析得到:当增大注入电流、减小τw2与最大模式增益时,都可以使Q因子和消光比提高,当增大泵浦光功率、脉冲宽度与有源区长度时,Q因子和消光比的变化趋势相反,因此要权衡两者选择合适的泵浦光功率、脉冲宽度及有源区长度。4.基于QD-SOA-XPM效应,采用逻辑异或门和逻辑与门的级联实现了全光半加器。研究了注入电流、τw2、脉冲宽度、最大模式增益及有源区长度对半加器性能的影响。通过仿真分析得到:减小τw2,降低脉冲宽度、减小最大模式增益,适当减小有源区长度都可以使对比度增大、码型效应减小,而对于外加注入电流,对比度和码型效应的变化规律相反,因此要适当选择参数。5.基于QD-SOA-XPM效应模拟实现了全光半减器,采用P01 / P11作为衡量半减器性能的参数,通过仿真分析外加注入电流、τw2、脉冲宽度、最大模式增益、有源区长度等参数对半减器性能的影响,得到半减器性能较好的输入参数。具体来讲,当注入电流为50mA,τw2为2ps,脉冲宽度为0.5ps,最大模式增益为1800m-1,有源区长度为1.8mm时,全光半减器的性能有改善。