通信网络发展迅速，光纤中总的传输速率已可达到69.1Tbit/s，但相比于高速的光传输，网络交换节点仍然使用光-电-光的转换过程在电域进行信号处理，由于受到电子速率瓶颈(40Gbit/s)的限制，网络节点的数据吞吐量与光纤的高带宽之间严重不匹配。这就促使未来光网络用光节点取代电节点，提高信息处理速度。全光波长变换是解决波长竞争，实现波长重新利用和无阻塞波长路由的关键技术。由于半导体光放大器(SOA)具有非线性系数大、体积小、易集成等优点，基于SOA的全光波长变换相比于其它方法有着巨大的优势和光明的发展前景，已经成为当今学术界的研究热点。本文基于半导体光放大器中的基本传输方程和载流子速率方程，对基于交叉增益调制效应的全光波长变换进行了仿真和实验。仿真实现了40Gbit/s的RZ信号的波长变换；搭建实验平台，在实验中实现了12.5Gbit/s的NRZ信号的波长变换，误码率测试中，BER为10-9时的功率惩罚为3.67dB。重点分析了半导体光放大器缓慢的增益恢复时间对波长变换速度的限制，并对影响波长变换结果的因素进行了简要分析。此外，对在实验中发现的非常规现象进行了探索分析和实验验证，并给出了可能的解释以及潜在的应用。为了提高波长变换的速度，本文提出了基于级联SOA结构的波长变换优化方案，利用第二个SOA自身的增益动态特性来弥补第一个SOA较慢的增益恢复特性，可以大大缩短波长变换输出的探测光信号上升沿的恢复时间，提高波长变换速度。最后，在仿真和实验中对方案的可行性进行了验证，结果显示，该方案相比于基于单个SOA交叉增益调制效应的波长变换，变换输出信号上升沿的恢复时间缩短了80ps，在极大程度上提高了波长变换的速度。