半导体光放大器(SOA)以其体积小、功耗低、非线性大、响应速度快、工作波长范围大、易于与其它器件集成等优点，在全光信号再生、光逻辑器件和全光波长转换和全光时分解复用技术等WDM、OTDM和网络全光化的核心技术领域具有极其重要的潜在应用价值。采用非均匀注入结构，可以达到改善SOA内部载流子空间烧孔效应、稳定增益、提高输出功率的目的。本文采用较为先进的数值化方法对非均匀注入SOA的器件特性进行了较为深入的分析和研究。对非均匀注入SOA的数值仿真是研究其器件特性、器件制作、拓展其应用的重要基础，通过数值仿真我们可以方便快捷地获得器件的特性及各参数对其特性的影响，运用分析的结果来指导器件设计。本文对非均匀注入SOA理论模型和数值建模进行了较为系统和深入的研究，主要内容如下：1．较为系统地论述了非均匀注入SOA的基本结构和工作原理，在此基础上，对半导体材料增益和自发辐射特性进行了分析研究，推导出基于腔内电磁场随机光场展开的行波速率方程和载流子速率方程。2．建立了基于非均匀注入SOA长度分段和噪声分段的一维静态模型，并对模型数值化，运用载流子浓度迭代法实现模型仿真，通过分析比较选取最佳的电流注入情况，并详细分析了载流子浓度、ASE噪声以及信号光在非均匀注入SOA长度上的分布，研究了各种参数对非均匀注入SOA的影响。3．建立了基于信号光场和随机噪声光场的非均匀注入半导体光放大器时域动态模型，并对模型数值化，采用SS-TDM算法实现仿真，详细分析了高速信号经非均匀SOA放大的时域动态特性，并分析了不同设计和运行参数对非均匀注入SOA器件特性的影响。4．建立了非均匀注入SOA的频域仿真模型，在时域仿真结果的基础上运用扩展的传输矩阵方法实现模型仿真，详细分析了不同器件参数和运行条件下的SOA输出光谱特性。