半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier: SOA)凭借其体积小、成本低、直接电流泵浦、易与其他光电器件集成等优点,将在下一代光网络中发挥重要的作用。根据应用场合不同,SOA可以分为增益放大型、信号处理型、增益介质型,不同类型的SOA对性能要求也有所不同。本论文围绕多电极结构对SOA频谱特性的影响进行了理论和实验研究。本论文采用沿SOA腔长方向分布的多电极结构,将SOA的电流注入方式由均匀注入变化为非均匀注入,通过调节各电极的长度和注入电流的大小来优化SOA的各种性能。主要工作概括为以下几点:(1)总结了多电极SOA的发展历程,分析了多电极SOA可实现的各种功能,以及多电极结构对SOA性能的影响。(2)通过比较现有的SOA理论模型,选取了忽略ASE噪声的多电极SOA的静态模型和动态模型,为后续研究SOA的增益谱和动态特性奠定了基础。(3)以SOA静态模型为基础,从理论上分析了多电极SOA的电极长度和注入电流比例对SOA增益谱特性的影响,主要包括增益谱宽、峰值增益和峰值增益波长。结果表明:通过合理的调节多电极SOA的电极长度和注入电流比例可以获得更宽的增益谱、更大的峰值功率。(4)以SOA动态模型为基础,从理论上分析了多电极SOA的电极长度和注入电流比例对SOA增益恢复时间和频率啁啾的影响。结果表明:在改善SOA增益恢复时间和频率啁啾的传统方法的基础上,运用多电极结构的SOA可以更灵活地调节SOA的增益恢复时间和频率啁啾大小,以适应不同的应用场合。(5)采用实验室设计并制作的双电极SOA和多电极驱动和温控电路进行了双电极SOA的放大的自发辐射谱(ASE谱)测试。研究了不同电流注入方式对ASE谱的影响。