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利用量子点半导体光放大器（QD-SOA）的非线性效应实现的波长转换器和全光逻辑门能够克服“电子瓶颈”限制的问题,并且基于QD-SOA的器件在光信号处理过程中发挥着越来越重要的作用,在全光网络应用中显示出巨大的应用潜力,因此QD-SOA得到了广泛关注。QD-SOA自提出以来得到了很大的发展,目前研究最为广泛的是基于QD-SOA的交叉增益调制（XGM）,交叉相位调制（XPM）,交叉偏振调制（CPM）和四波混频（FWM）。然而,基于QD-SOA-XGM的波长转换存在输出消光比方面退化比较严重的问题,基于QD-SOA-XPM的波长转换存在转换效率较低的问题。为了提高波长转换器的输出消光比和转换效率,在本课题组之前工作的基础上,本文提出了基于QD-SOA级联XGM与XPM波长转换器和全光逻辑与非门、全光逻辑异或门以及全光逻辑或门的仿真模型,对影响其消光比和转换效率以及Q因子和对比度等性能的因素进行详细分析,研究结果对基于QD-SOA的波长转换器和全光逻辑门的设计具有潜在的应用价值。论文的主要内容如下:1.介绍了基于QD-SOA-XGM效应和基于QD-SOA-XPM效应波长转换的基本原理及其结构组成,阐述了QD-SOA的基本理论,分析了模型的建立以及仿真的方法。2.研究了基于QD-SOA级联XGM与XPM波长转换特性,分别分析了影响其Q因子、消光比和转换效率的因素,并与XGM的消光比和XPM的转换效率进行对比。通过仿真得到级联结构的消光比和转换效率都明显高于XGM的消光比和XPM的转换效率,同时增大探测光功率和有源区长度,减小最大模式增益和泵浦光功率能够增大Q因子;增加注入电流、有源区长度、泵浦光功率,降低探测光功率能够增加消光比;增加最大模式增益、有源区长度,降低损耗系数、泵浦光功率、脉冲宽度能够提高转换效率。3.研究了基于QD-SOA级联XGM与XPM全光逻辑与非门的性能,对影响Q因子和误码率、消光比、对比度和转换效率的因素进行了分析。通过增加注入电流和有源区长度,降低损耗系数能够同时获得高消光比和转换效率;增加泵浦光功率会增大消光比而降低转换效率;增加有源区长度和有源区宽度,降低脉冲宽度和最大模式增益能够增大Q因子并且减小误码率;增大注入电流以及最大模式增益,减小脉冲宽度可以增大对比度。4.研究了基于QD-SOA级联XGM与XPM全光逻辑异或门的性能,分析了影响消光比与Q因子、转换效率与对比度关系的因素。通过改变泵浦光功率、有源区长度、有源区宽度、最大模式增益、损耗系数、电子跃迁时间t2 1、脉冲宽度以及注入电流等参数可以得到较好的Q因子、消光比、对比度和转换效率。5.研究了基于QD-SOA级联XGM与XPM全光逻辑或门的性能,仿真分析了其结构和工作原理。在实现逻辑或门的基础上,以对比度、Q因子,消光比和转换效率为性能衡量指标,分析了影响其性能的参数。通过增大注入电流和有源区宽度,减小最大模式增益和损耗系数可以提高对比度、Q因子、消光比和转换效率;而增大泵浦光功率可以提高对比度和消光比,但是会减小Q因子和转换效率。研究结果对全光逻辑门的研究具有指导意义。