由于近年来互联网的快速发展,对网络系统速度的要求越来越高。作为当前光网络中路由节点信号光电转换的替代方案,全光网络(all-optical network,AON)引起了广泛的关注。基于量子点半导体光放大器(quantum-dot semiconductor optical amplifier,QD-SOA)瞬态交叉相位调制(transient cross-phase modulation,T-XPM)的全光逻辑门具有低阈值电流、高增益、超快的增益恢复、超快传输速度和结构简单等优点,在全光逻辑门的实现方案中有很大优势。在全光网络研究中,基于QD-SOA瞬态交叉相位调制的全光逻辑门受到广泛关注。本文基于QD-SOA瞬态交叉相位调制效应,采用细化分段模型、三能级速率方程和光场的传输方程,并利用插值法和龙格-库塔法进行计算,研究了基于QDSOA瞬态交叉相位调制的全光逻辑门的特性。主要内容如下:1.介绍了全光通信的发展、全光波长转换器和全光逻辑门在全光网络中的重要作用、基于QD-SOA-MZI结构的全光逻辑门的工作原理、基于QD-SOA瞬态交叉相位调制的全光波长转换的原理以及不同逻辑门的工作原理。2.针对基于马赫-曾德尔干涉仪的全光逻辑或非门结构复杂的问题,采用简单的单个QD-SOA和光学滤波器级联的结构,提出了一种基于QD-SOA的瞬态交叉相位调制效应的全光逻辑或非门。研究了时钟信号的波长、数据信号和时钟信号的峰值功率、电流密度、从激发态到基态的电子弛豫时间、线宽增强因子、QDSOA的小信号增益、光学滤波器的带宽、以及自发放大辐射因子等因素对或非门消光比和Q因子的影响,得到了高消光比和高Q因子的或非门参数。3.基于QD-SOA和光学滤波器级联的结构,加入一个全零的数据信号作为控制光,利用QD-SOA瞬态交叉相位调制效应实现了逻辑非门。研究了数据信号功率、控制光功率、时钟信号功率、损耗系数、有源区长度和线宽增强因子等因素对消光比、Q因子和转换效率的影响。结果表明:该方案不仅在结构上比MZI方案更简化,而且得到了更高的消光比、Q因子和转换效率。4.光信号的动态啁啾特性会引起光信号的波形发生独特的变化,以复杂的方式影响传输性能。为了分析这一特性,通过求解速率方程和光的传输方程与实验数据作比较,研究了QD-SOA的动态啁啾特性,分析了增益恢复时间和啁啾的关系。结果表明,QD-SOA有较好的蓝移啁啾特性;通过减小泵浦光功率、增大探测光功率和减小电流强度可以减小啁啾,而减小泵浦光功率和减小电流强度所带来的增益恢复时间增大可以通过适当增加蓝移啁啾来改善。