全光信号处理在高速光通信网络和光计算中有着广泛的应用，而全光逻辑门在全光信号处理中起着非常重要的作用，是实现光分组交换、光计算和未来高速大容量传输的关键器件。本文利用偏振移位键控(PolSK)调制格式，提出了一种基于半导体光放大器(SOA)的四波混频(FWM)型多功能超快全光逻辑门方案，该方案不仅能够同时实现AND、NOR、XNOR、-S1S2、S1-S2、XOR等多种简单的超快逻辑功能，而且可以实现半加器、半减器、全加器、全减器、比较器、译码器等复杂的逻辑运算。本文围绕基于SOA中FWM效应的多功能超快全光逻辑门进行了研究，主要内容如下：　　 (1)阐述了研究全光逻辑门的目的和意义，对全光逻辑门尤其是利用光学介质的非线性效应实现的全光逻辑门的研究概况进行了介绍。　　 (2)对SOA的理论基础进行了研究。推导了SOA中最基本的光场传输方程和载流子速率方程，讨论了SOA中的各种非线性效应，对基于SOA的全光逻辑门的工作机理进行了介绍。　　 (3)提出了一种利用SOA中FWM效应实现多功能超快全光逻辑门方案，方案不仅能够同时实现AND、NOR、XNOR、-S1S2、S1-S2、XOR等多种简单的超快逻辑功能，而且可以实现半加器、半减器、全加器、全减器、比较器、译码器等复杂的逻辑运算。建立了基于SOA的FWM型多功能超快全光逻辑门的理论模型，为性能分析和优化设计提供了理论基础。　　 (4)利用建立的基于SOA的FWM型多功能超快全光逻辑门的理论模型，通过数值模拟的方法，研究了基于PolSK调制格式的FWM型超快全光逻辑门方案中输入信号光功率、注入电流和SOA有源区长度对逻辑门输出特性的影响。