全光逻辑门能直接在光域上实现各种逻辑操作,无需经过光-电-光的转换过程,是未来全光网络的重要新型光无源器件,它能广泛应用于寻址、解复用、判决、信号再生、标签交换、数据编码、奇偶校验等。基于光纤的非线性效应构成的全光逻辑门速度快、功耗小、效率高。利用高非线性光纤的四波混频效应,提出了实现高速全光与门的新方案。根据光脉冲在非线性光纤中的传输基本方程与四波混频原理,推导并建立了全光与门理论模型。通过数值模拟,实现了40 Gbit / s的全光与门,并研究了信号波长、泵浦功率、初始脉宽等参数对与门输出的影响,其中,群速度失配引起的走离效应是影响输出的重要因素。设计相关实验,实现了基于高非线性光纤的四波混频效应的20 Gbit / s全光与门,测量了信号波长调节范围。在对输入脉冲进行高功率放大时,观察到了级联四波混频效应,与门输出通道增加,第一级与门输出质量明显提高,信号波长调节范围加宽。利用高非线性光纤的交叉相位调制效应,提出了基于非线性光纤环镜的全光异或门新方案。从交叉相位调制原理出发,建立起一个描述全光异或门的理论模型。基于非线性光纤环镜实现了40 Gbit / s全光异或门的数值模拟,讨论了泵浦功率、信号波长、泵浦脉宽对异或门输出的影响,同样,群速度失配引起的走离效应会对输出光脉冲产生影响。