半导体光放大器(SOA)以其工作波长范围大、体积小、功耗低、反应速度快、非线性大和易于集成等优点,在DWDM网络扮演越来越重要的角色。半导体光放大器在光通信网中除了用于线路放大器外,还在全光波长转换器、调制器、光开关等方面的应用具有突出的优势。对半导体光放大器的数值建模与仿真分析是对其进行分析与设计的基本技术基础。同实验研究相比,它具有简单、方便、分析设计速度快、成本低廉等优点。同时,它同实验研究也是相辅相成的,通过仿真分析可以指导实验研究,而实验结果又可以为仿真分析中所使用的模型与参数的改进提供可靠的依据。本文对半导体光放大器的基本理论和数值仿真模型进行了较为系统和深入的研究,主要包括以下几个方面:1,较为系统地论述了半导体光放大器的基本结构和工作原理,在此基础上导出了基于腔内电磁场随机光场展开的SOA行波方程和载流子速率方程。2,采用SOA长度分段和噪声分段的方法建立了一维半导体光放大器静态模型,并对模型进行数值化,利用FORTRAN语言实现SOA的仿真,详细分析了信号光、ASE噪声以及载流子浓度在半导体光放大器长度的分布,研究了各种参数对半导体光放大器增益,饱和增益,噪声谱的影响。3,建立基于信号和随机噪声光场的半导体光放大器动态模型,并对模型进行数值化,利用FORTRAN语言实现对SOA器件的仿真,详细分析了半导体光放大器对时域信号的放大作用,研究了各种参数对半导体光放大器性能的影响。4,利用所建立的半导体光放大器时域动态仿真模型,对交叉增益调制(XGM)SOA波长转换技术进行了数值仿真研究与实验研究,并对所得到的理论与实验结果进行了分析。