随着互联网和多媒体技术的飞速发展,网络数据流量呈现爆炸式的增长,当前可用的带宽已经远远不能满足用户需求,所以必须提高通信速度以维持和扩展互联网的应用。而现有的通信网络中,各个电子器件的响应速度已经接近了电子速率的极限,并且负责信息交换的各个节点存在不必要的光/电/光的转换。虽然在过去的几十年里,借助微电子学的创新发展,电子器件和集成电路尚且可以满足日益增长的高速数据传输及处理的需求,但是在不久的将来,传统的电子设备将迎来限制其速度继续提高的瓶颈。为了克服当前通信系统所面临的瓶颈,光信号处理技术不断发展,该技术有望克服传统电信号处理技术带来的速度和复杂度的极限限制。而光逻辑门作为光信号处理技术的关键元件也得到了广泛的研究。本文主要围绕这一热点问题,对高速率,可重构的全光逻辑门技术进行深入的研究与分析。具体研究内容如下:(1)研究了两个大类八种不同原理实现的全光逻辑门方案,并且对各个方案的优缺点进行对比分析。在课题组前期研究基础上,提出了一种基于偏振调制的全光逻辑门,该光逻辑门具有结构简单、速率高以及可重构等优点。(2)建立了基于偏振调制的光逻辑门的数学模型。一方面,从方位角坐标系解释了六种基本逻辑关系的实现原理,另一方面,定义了一种适用于该光逻辑门的特有的邦加球,并在该邦加球中更直观地阐释了基于偏振调制的光逻辑门的原理。(3)建立了光逻辑门的性能评价体系,分别从系统消光比以及Q因子两个方面衡量光逻辑门系统的性能。理论分析了影响光逻辑门性能的因素,同时搭建仿真平台,仿真分析了马赫增德尔调制器的消光比以及插入损耗,激光器输出功率,偏振旋转角度对系统性能的影响。最后搭建了实验平台,实验验证了六种光逻辑操作的可行性。