目前光纤通信网络中“光-电-光”的交换方式严重限制了通信网络带宽的进一步发展,全光网络逐渐成为未来通信网络的发展趋势。而全光网络中网络节点的全光透明对全光信号处理中的非线性器件提出了更高的要求。半导体光放大器作为非线性器件之一,因其具有非线性系数大、功耗低、体积小且易集成等优势被广泛应用于全光信号处理的各个方面。可是半导体光放大器较长的增益恢复时间却严重限制了它的工作速率。频率啁啾是半导体光放大器重要的物理参数,由于超快啁啾成分可以加速半导体光放大器的增益恢复速度,频率啁啾特性逐渐成为研究热点,并被广泛应用于超高速信号处理。本文介绍了半导体光放大器的发展机遇、在全光信号处理中的应用、原理及其非线性效应。并针对半导体光放大器的红移啁啾特性进行研究,主要内容包括以下几个方面:1.考虑半导体光放大器中超快非线性效应的影响,推导其基本传输方程和载流子速率方程,建立仿真模型;并引入滤波器对输出波形进行处理,建立相应的数值滤波模型。利用仿真模拟半导体光放大器的频率啁啾特性,及其和半导体光放大器增益的对应关系。2.分析了泵浦脉冲能量、探测光能量、直流偏置电流、脉冲速率等工作条件对频率啁啾偏移量的影响;以及当脉冲速率较高引起码型效应时,频率啁啾曲线的相应变化。并分别从仿真和实验两方面实现了脉冲速率为10Gbit/s时基于红移啁啾特性的红移失谐滤波,进一步验证并解释了半导体光放大器的红移啁啾特性对输出波形的影响。3.利用单个红移失谐滤波器时,随着脉冲速率的增加,输出信号的码型效应逐渐严重。为了解决这一问题,我们在本论文中提出了一种全新的解决方法,即滤波器组合方案。文中详细介绍了该方案的结构、原理以及两个滤波器各自的作用。并利用仿真和实验分别实现了脉冲速率为20Gbit/s时基于滤波器组合的红移失谐滤波,进一步说明红移失谐滤波器组合对输出探测光波形的整形作用,验证了滤波器组合方案的可行性。