为满足人们与日俱增的信息需求,通信技术朝着更大的传输容量、更高的传输速率、更远的传输距离的方向发展,全光通信网成为光纤通信技术的未来发展趋势。全光网要求信号在端对端的传输过程中始终保持光的形式,不进行任何的光/电、电/光转换。目前,掺铒光纤放大器(EDFA)和波分复用(WDM)技术,极大地提高了光信号的传输距离和容量,但交换节点处的“电子瓶颈”问题限制了电信号的交换速率。全光信号处理技术利用非线性光器件的各种非线性效应,实现信号在光域内的交换,可消除“电子瓶颈”,引起了人们的广泛关注。半导体光放大器(SOA)作为一种常用的非线性半导体器件,具有非线性系数大、尺寸小、可集成、功耗低、响应速度快等许多优点,因此利用SOA实现各种全光信号处理成为研究热点。本文主要研究了利用半导体光放大器-马赫泽德干涉仪结构(SOA-MZI)实现全光码型转换及异或门的方案。本文首先从半导体光放大器的载流子速率方程和传输方程出发,研究了输入连续探测光和脉冲控制光所引起的SOA中载流子浓度的变化、SOA的增益饱和特性、交叉增益调制(XGM)效应和交叉相位调制(XPM)效应。其次,提出了一种基于SOA-MZI结构的由二进制振幅键控(OOK)到二进制相移键控(BPSK)的全光码型转换方案,该方案在SOA-MZI的上、下两臂输入控制光和探测光,调节控制光的功率就可以很方便地实现对探测光相位的准确调制。本文对所提方案进行了10Gbit/s速率下的全光码型转换仿真,仿真结果显示了该方案的可行性。然后,又提出了一种基于SOA-MZI结构的BPSK信号全光异或门,并对其进行了系统仿真,其结果说明接收信号具有较低的接收机功率代价,显示出所提出的异或门具有很好的系统性能。论文所做工作可以为今后全光信号处理的研究提供有益的参考。