半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier, SOA)是未来全光通信系统中非常重要的功能性器件之一。相对于其他光放大器来说,SOA具有波长连续选择(1.1~1.6μm)、体积小、低功耗、高响应速度、易于与其它光电子器件集成等优点,并具有潜在的价格优势。SOA不仅可以应用于在线放大和波分复用(WDM)传输,还可以用于光开关、码型变换、调制器、3R再生、波长转换器等功能性器件。因此,SOA在未来的光通信网络中具有广泛的应用前景。SOA的数值仿真是研究其器件特性、器件制作、拓展其应用的重要基础,本文在分析和研究了SOA基本理论模型的基础上,对SOA的时域和频域特性进行了较为深入和详细的数值仿真研究,得到了如下研究结果:(1)在对半导体材料增益和自发辐射特性进行分析研究的基础上,应用宽带行波速率方程理论对输入信号与SOA器件自发辐射噪声在理论模型上进行了统一处理,充分考虑了整个增益谱带宽内ASE噪声对放大器时域和频域特性的影响。(2)采用纵向分段均匀数值化方法对SOA的宽带行波速率方程进行了数值化,在此基础上对SOA的时域动态特性进行了数值仿真研究,得到了SOA腔内载流子分布、输出ASE以及高速信号经SOA放大的码型变化情况等时域动态特性,并分析了不同设计和运行参数对SOA器件特性的影响。(3)运用扩展的传输矩阵方法建立了SOA的频域仿真模型,并据此对SOA的频域特性进行了数值仿真,得到了不同器件参数和运行条件下的SOA输出光谱特性。(4)上述模型适用于任意偏置电流下的情况,可同时应用于半导体激光器(LD)的分析与仿真。本文给出了LD的简单仿真结果,为将来进一步的研究工作提供了重要的方法依据。