随着信息时代的高速发展,传输速率快、容量大以及通信质量高的全光网络成为当下人们的研究热点。基于量子点半导体光放大器（quantum dot semiconductor optical amplifier,QD-SOA）的全光逻辑器件因其阈值电流较低、噪声指数低、功耗低,同时温度稳定性较高、增益恢复速率快,所以在对全光网络的研究过程中,基于QD-SOA的全光逻辑器件引起了广泛的关注。本文采用细化分段模型建模,并在此基础上利用牛顿法以及四阶龙格-库塔法研究了基于QD-SOA的全光波长转换器以及全光逻辑门。全文内容如下:1.分别介绍了当前光纤通信的发展状况、全光网络的特点、基于QD-SOA-MZI结构实现的XPM型全光波长转换器以及在不同方案下实现的全光逻辑门的工作原理。2.讨论了基于QD-SOA-MZI结构的XPM型全光波长转换器的误码率特性。结果表明:误码率会随着最大模式增益以及输入脉冲宽度的增加而不断增大;当泵浦光功率提高时,误码率先减小之后不断增大。并且在选取最大模式增益、输入泵浦光功率以及脉冲宽度时须适当,应该在保证消光比较高的基础上降低误码率。3.研究了基于QD-SOA-MZI结构逻辑异或门的相位差特性,同时讨论了该相位差与输出光功率之间的关系。结果表明:当增大有源区长度、最大模式增益以及输入泵浦光功率时,通过上下两臂的探测光之间的相位差均会被增大,而随着泵浦光脉冲宽度的不断提高,相位差先增大而后趋于平缓,之后不断减小。分别取有源区长度为2.0mm,最大模式增益为3000m^-1,输入泵浦光功率为5dBm,泵浦光脉冲宽度为1.0ps时,最大相位差增加至0.3277?。此外,随着相位差的不断增大,输出光功率也随之增大。4.讨论了基于QD-SOA-MZI结构逻辑与门的相位差特性以及转换效率特性。结果表明:当减小输入脉冲宽度、损耗系数或者增大电子从ES到GS的跃迁时间、最大模式增益时,MZI输出的探测光之间的相位差均会增大。与此同时,可以通过减小脉冲宽度、损耗系数、跃迁时间以及增加最大模式增益来提高该结构与门的转换效率。但是脉冲宽度、跃迁时间以及最大模式增益的选取须适当,应在提高转换效率的基础上兼顾Q因子。5.研究了基于QD-SOA级联结构逻辑与门的Q因子特性,并对比了基于QD-SOA-MZI结构的逻辑与门以及级联结构的与门在相同条件下的转换效率以及Q因子特性。结果表明:基于QD-SOA级联结构逻辑与门的Q因子随着电子从ES到GS的跃迁时间的增加先降低后提高,而减小脉冲宽度、损耗系数以及增加最大模式增益都会使得逻辑与门的Q因子得到提高。同时,在相同的脉冲宽度与损耗系数下,利用级联结构实现的逻辑与门获得的转换效率以及Q因子均较高。当跃迁时间小于0.32ps或者最大模式增益大于2300m^-1时,利用级联结构实现的逻辑与门获得的转换效率、Q因子均较高;当跃迁时间大于0.32ps或者最大模式增益小于2300m^-1时,利用级联结构实现的逻辑与门获得的转换效率较高,而此时利用MZI结构实现的逻辑与门获得的Q因子较高。