光通信网络作为未来通信的发展趋势,正得到与日俱增的关注。其中,早前广泛使用的“光-电-光”模式因电信息处理在效率与功耗等方面的瓶颈,正向逐步全光网络过渡。半导体激光器是实现全光网络中的重要组成器件,在光信息处理中常用分布反馈式激光器与分布布拉格反射半导体激光器,目前的研究也开始向一些包括饱和吸收体激光器在内的新型外腔半导体激光器拓展。基于此背景,本文将主要就饱和吸收体激光器在以下两个方面的创新应用点进行探讨研究:(1)为达到未来网络对独立信道的超高数据速率要求(400Gb/s,甚至更高),适合的方法之一即是通过组合多个低波特率的载波,使其整体可以被看做为一个超级信道。因此,本文对在饱和吸收体激光器中利用四波混频进行奈奎斯特波分复用超级信道波长转换的性能进行了研究。研究过程中,分别在原始比特率达到448Gb/s与896Gb/s的情况下,对超级信道的子信道采用差分正交相移键控调制与16态正交幅度调制的情况进行了数值仿真。仿真结果验证了在饱和吸收体激光器中采用简并与非简并的四波混频对奈奎斯特波分复用超级信道进行全光波长转换的可行性。研究的过程分别考虑了升余弦脉冲整形与根升余弦脉冲整形对波长转换过程的影响,并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。研究结果表明,当泵浦与超级信道的中心波长的失谐频率设置为200GHz,且泵浦采用饱和吸收体激光器增益饱和功率两倍的泵浦功率时,系统的波长转换性能较优。(2)在饱和吸收体激光器理论基础之上,本文提出了应用在片上多处理器的一种基于饱和吸收体的低延时光开光结构,研究了在如下两个场景中,如何最小化处理器芯片的能耗:复式插座共享内存协作网络与数据中心的光架顶交换机。该光开光的架构中包涵一个简化的发送与丢弃服务器接口的控制面板,以及一种马赫-森德干涉仪与饱和吸收体激光器混合集成的电子缓冲光开关。研究表明,相较于传统的预设光开关,上述光开光架构在低负荷状态下有效地降低了主要延时,并且一定程度地提高了芯片的性能表现,但在功耗方面的表现仍有待进一步的研究来改进。