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本文考虑半导体光放大器(SOA)的增益饱和与非线性增益压缩效应,对皮秒脉冲情况下TOAD全光解复用器的开关特性进行了理论研究。在OTDM系统中光脉冲宽度大于SOA带内弛豫时间的条件下,从SOA载流子密度速率方程和电磁场运动方程出发,推导了时延参考系下SOA增益、光脉冲功率和相位的耦合方程组,建立了SOA动态增益响应及光脉冲传输的理论模型,研究了半导体光放大器的增益动态特性。在此基础上,考虑增益饱和与非线性增益压缩效应及主耦合器的分光比,建立了TOAD器件的理论模型,进而研究和讨论了控制脉冲波长与信号脉冲波长相同时和控制脉冲波长与信号脉冲波长不同时TOAD的开关特性。在SOA动态增益响应及光脉冲传输理论模型的基础上,对SOA增益、光脉冲功率和相位的耦合方程组进行修正,分控制脉冲波长大于信号脉冲波长(正失谐)和控制脉冲波长小于信号脉冲波长(负失谐)两种情形,对TOAD器件的开关特性进行讨论,分析表明,对于正失谐,开关特性不仅没有改善反而当失谐量增大时开关特性逐渐恶化;对于负失谐,开关特性有明显的改善,开关比得到了提高,但是存在一个最佳的工作范围。理论结果与实验结果吻合得很好。