在当今的信息时代，通信和网络已经渗透到人类生活的各个方面。承载互联网络，为人们提供各种数据和多媒体业务的通信网需要在网络结构、通信质量、传输距离和容量方面进一步提高，以适应互联网技术和多媒体技术的发展。 光分组交换网络是以光分组作为最小的交换颗粒，带宽可以按照用户的需求在分组级上灵活地分配，从而可以显著提高带宽的利用率，并且有效支持多粒度的数据业务，是能够满足不同业务需求的新一代智能型先进光交换网络。但是在实现方面，还有许多技术难题有待克服，主要包括可集成的高速全光缓存单元或者是全光存储单元、大容量可升级的高速光交换矩阵和超高速全光逻辑器件。其他关键技术还包括：光分组路由算法、光分组编码方案、有效的冲突解决机制、通道保护和恢复机制等。 基于以上的分析，本文围绕上述先进光网络中的若干关键技术，包括全光逻辑门器件、全光自同步、信头提取和全光标签交换和无源光器件等方面，做了详细的研究，主要研究内容如下： [1] 提出并分析了一种新型的基于不对称型半导体光放大器和马赫-泽德干涉仪(SOA-MZI)结构的全光与非逻辑门方案，以及一种基于不对称SOA-MZI结构的全光与逻辑门和一种非逻辑门方案。通过理论计算，仿真了其性能表现，并分析了各方案参数对器件性能的影响； [2] 提出了一种基于SOA的交叉增益调制(XGM)效应和延时干涉仪(DI)构造的新型自同步时钟提取方案和新型的信头提取方案，以及一种新型的基于SOA的XGM效应及自频移效应的全光自同步时钟提取方案。通过数值仿真验证了该方案的可行性，并且对方案中的DI延迟时间、滤波器带宽、输入脉冲的宽度、SOA的载流子寿命时间做了优化设计。 [3] 提出了一种基于SOA-MZI及SOA-DI结构的全光标签交换方案，通过数值计算验证了该方案的可行性，分析了方案参数对性能的影响。 [4] 提出了一种新型的多端口闭路光环行器的设计方案，以及一种新型的宽带高隔离度的光隔离器的设计方案。通过理论和实验分析并验