大数据时代,云计算物联网的兴盛,海量信息增长和高速率信息流传输需求,对信息的传输、处理和储存等提出越来越高的要求。为解决传统电器件效率低、功耗大、响应速度慢等缺陷带来的问题,全光信息处理早已应运而生。光计算、光逻辑门、光交换以及光通信网络近年来成果累累。应用于光信息处理的各种半导体材料、纳米材料、化学聚合材料等也层出不穷。其中半导体材料是最常见用于光信息处理的,而具有饱和吸收特性的半导体材料已经成为热门研究对象,这得益于其在光信息中的优良特性。本文主要就饱和吸收体在全光波长转换网络和光传感器中的应用展开分析研究。(1)为满足光网络以每年26%增长的传输速率需求,适合的方法之一即是通过组合多个低速率的载波,使其整体可以看成一个超级信道被路由传输。为此,本文基于饱和吸收体激光器利用其四波混频效应对交错正交幅度调制正交频分复用信道(OFDM/OQAM)波长转换的性能进行了研究。研究过程中对超级信道中的子信道采用16态正交幅度调制进行了数值仿真,OFDM调制选用256路子载波,子信道为8路,每路数据波特率可达到30Gbaud/s,超级信道速率达到960G比特每秒。仿真结果验证了在饱和吸收体激光器中采用四波混频对该波分复用超级信道进行全光波长转换的可行性。为了摆脱传统接收机响应速率和高速率信息流接收问题,论文设计并论证了一种新型接收机。本文探究过程考虑到OFDM子载波数量、饱和吸收体激光器直流偏置以及不同PAM基带调制对波长转换效率的影响,选择128路、256路、1024路载波和升余弦、根升余弦两种脉冲滤波器做对比研究。研究过程还发现超级信道对泵浦产生的交叉增益调制会严重损耗整个系统的转换性能,同时超级信道与泵浦之间的频率失谐量对交叉增益调制所引起的串扰有很大关系。仿真结果表明,当泵浦采用的光功率是饱和吸收体增益饱和功率两倍,超级信道与泵浦之间的失谐频率设置在200～250GHz,即可最大程度降低由上述交叉增益调制所引起的串扰,系统波长转换效率较优。(2)论文第二部分将饱和吸收体同光传感器结合,论文基于一种环形光纤激光用于光纤传感的方法,结合可饱和吸收体稳频特性,获得稳定的激光输出,并成功将其应用于应变传感。通过光环形器引入未泵浦的掺铒光纤作为可饱和吸收体形成窄带滤波器,并选用高反射率光纤光栅作为波长选择元件.研究中发现饱和吸收体长度对光传感器的性能产生影响。仿真结果显示,饱和吸收体参与下的光纤传感器较没有饱和吸收体参与下的性能更为优良。通过仿真不同波长泵浦光、不同长度饱和吸收体对传感器性能的影响,得出饱和吸收体对不同波长泵浦光均具有稳频作用,并且得出可饱和吸收体长度为4m时获得了稳定的激光输出。