全光逻辑器件在全光通信网中有着广泛的应用,其发展对未来的光分组交换、光计算和光传输等方面具有十分深远的影响。半导体光放大器(SOA)因为具备良好的非线性和高可集成性,十分适合用来实现光逻辑功能。单个逻辑运算单元的信号处理能力有限,为了进一步提高网络的可承载信息容量,需要发展具有复杂逻辑运算功能的全光逻辑运算电路,如加法器、减法器、译码器、选择器等。其中译码器可以将一种数码变换成另一种数码,其输出既可以用于驱动或控制系统其他部分,也可驱动显示器,实现数字和符号的显示,是一种十分重要的逻辑器件。本文基于SOA中的交叉增益调制(XGM)效应,提出了一种新型全光译码器的方案。该方案效率高、工作波长范围宽、逻辑运算只与输入光功率有关,所以不需要进行精确的相位控制、且对偏振不敏感。本文对于这种基于SOA的XGM型全光译码器进行了深入的理论研究,具体内容如下:(1)介绍了全光逻辑器件的研究背景及其重要意义,较为全面地概述了几类基于SOA中非线性效应的全光逻辑门和国内外的研究状况。(2)对SOA的理论基础进行了研究。推导了SOA中最基本的光场传输方程和载流子速率方程,讨论了SOA中的各种非线性效应。(3)利用SOA中的XGM效应,提出了一种新型全光译码器方案,分析了该方案的工作原理,并介绍了该方案所采用的数学模型。(4)分析了SOA的静态增益特性和动态增益特性;利用仿真软件OptiSystem7.0对基于SOA的XGM型全光译码器进行了仿真,分析了全光译码器的各种特性,如输出功率和输出消光比与输入泵浦光功率、探测光功率、SOA注入电流之间的关系。