随着第五代移动通信技术的发展,蓝光视频的直播[1]、高清移动视频通话[2]、超清交互式网络电视[3]等相关宽带业务在不断地更新和普及现代社会的生活方式。同时新技术对移动网络所要求的带宽需求也在日益爆炸增长,这一现象对目前光通信技术中的数据传输速度和传输容量发起了巨大的挑战。对应的,相关行业的研究开发人员也在对周边配套设施和架构等新型关键应用技术进行不断的创新和应用。其中,拓宽光网络传输系统容量和最大化单位带宽的利用率是目前亟待突破的重要问题之一。基于在光纤传输系统中,反射型半导体光放大器（Reflective semiconductor optical amplifier,RSOA）作为体积小、成本低、易集成和低功耗的调制器,凭借及调制和放大一体的功能,完美契合目前光网络单元中调制器的要求。此外,合理地利用调制器的啁啾可以达到延长传输距离以及弥补传输损耗的功能,对调制器的设计和制作也有着指导性的意义。本论文的研究重点是半导体光放大器（Semiconductor optical amplifier,SOA）的调制和放大特性,并对集成半导体器件的啁啾特性加以研究分析。全文的主要工作内容分三个部分,具体结构有如下所示:1、在现有的SOA宽带稳态模型以及高效稳态模型的基础上,修改了RSOA中的有源区部分结构,并在建模中修改了参数,使模型更符合RSOA的工作原理。并在模拟中采用多阶迭代算法来更准确地计算RSOA处于工作区间时的有源区载流子浓度,使得模拟结果和数据更加精确。最后研究了偏置电流和前端输入光功率对RSOA的增益以及噪声指数的影响。2、设计了一种以不归零码型为上下行信号传输格式,基于SOA直接调制上行的DWDM-PON系统,并对不同传输速率下单光网络单元（Optical network unit,ONU）传输系统和多ONU的双向传输系统的进行了仿真模拟,并对结果进行分析和比较以验证可行性。仿真测试结果表明,该方案在直接检测的条件下上下行接受灵敏度分别可达-27.6d Bm和-32.5d Bm,可广泛应用于低成本的密集波分复用无源光网络（Dense wavelength division multiplexing-Passive optical network,DWDM-PON）领域。3、介绍了啁啾效应的原理以及啁啾的产生对光信号的影响,研究并讨论了常用调制技术的原理,对三种常见的调制器件的原理和优缺点进行了讨论。通过搭建仿真链路实现了对这三种调制器在调制中产生啁啾的观测,并分析和对比了这几种调制器在啁啾效应方面的优缺点,并在此工作基础上对电吸收调制器（Electro-absorption modulator,EAM）进行了10Gbit/s信号速率下的长距离传输性能仿真。