光纤通信技术以其超大容量和超长传输距离已成为现代通信网络的基础。全光分组交换网是光通信网络的未来发展方向,其全光交换的实现,不仅克服了电子瓶颈的限制,而且也使全光分组交换网具有灵活、高速、透明、交换粒度多样化以及网络资源利用率高等优势。全光信号处理是实现全光分组交换网的关键所在,而全光码型格式变换、全光波长变换、时钟提取技术、光分组信头提取技术等则是全光信号处理的重要组成部分。本论文的主要研究内容是基于SOA和EAM的非线性效应来解决全光网络中若干的关键技术,包括全光码型格式变换、全光波长变换、时钟提取、光分组信头提取等技术。论文提出了基于TOAD结构同时实现正反相波长变换、基于光纤锁模激光器对新型调制格式CSRZ信号时钟提取、基于EAM同时实现NRZ-to-RZ码全光格式变换和波长变换、基于SOA-DI结构实现光分组信头提取等技术方案,进行了相应的理论分析和实验研究。本论文的主要内容如下:首先简要介绍了全光分组交换网发展的现状、前景,并对全光分组交换网所需的关键技术以及全光信息处理及应用的发展情况进行了简要介绍。第二章对基于TOAD结构同时实现正反相波长变换首次进行了研究。首先利用TOAD结构的全光开关效应,建立了同时实现RZ码正反相波长变换的模型。理论模拟解释了实现这种技术的机理以及分析了TOAD时间窗口对波长变换后信号消光比的影响。实验上首次验证了采用TOAD结构实现10Gbit/s RZ码的同时正反相波长变换,并实验上研究了SOA偏置电流对波长变换后的信号消光比的影响。第三章基于SOA光纤锁模环形激光器进行时钟提取的原理,建立了CSRZ格式全光时钟提取系统的仿真模型,首次全面系统深入分析了40Gbit/sCSRZ数据信号的时钟提取特性,包括:CSRZ数据脉冲的脉宽、CSRZ数据信号能量和SOA的注入偏置电流等对提取时钟信号质量的影响,为系统性能的优化提供了有意义的理论指导。第四章第一部分提出了基于EAM的XAM效应同时实现NRZ-to-RZ格式变换和波长变换的实验方案。首次实现了10Gbit/s速率同时NRZ-to-RZ格式变换和波长变换。研究表明,随着反相偏压的增加,转换后的数据信号消光比先是增加,一直到峰值,而后消光比又下降了。同时随着注入数据信号光功率的增加,转换后的RZ数据信号的消光比也得到提高,而且在相同偏压下,不同NRZ注入数据信号光功率下,最大的消光比也是不同的。通过调谐输入NRZ信号的波长从1550nm到1570nm,实现了Back-to-Back的无误码率传输。该方案具有结构简单,工作稳定,偏振不敏感等优点。第四章第二部分研究了基于EAM的交叉偏压调制(XBM)的全光波长变换技术。通过实验研究验证了方案的可行性,通过交叉偏压调制使EAM处于非饱和状态下工作,实现了10Gbit/s速率的NRZ数据信号全光波长变换,并同时实现了10.2nm宽的全光波长变换范围。第五章提出了一种基于SOA-DI结构在OTDM网中分组信头提取的方案,该方案基于SOA的增益饱和效应,利用DI结构干涉实现了2.5Gbit/s全光信头和40Gbit/s净荷数据的OTDM分组包信头提取。文中阐述了该方案的工作原理,并从理论对输入脉冲能量和脉宽、SOA的饱和能量、SOA载流子寿命、SOA小信号增益以及DI干涉时延差等对分组包信头提取方案的影响做了详细的理论分析。该方案结构简单,易于实现。