基于半导体光放大器(SOA)的环形腔激光器在全光网络(AON)中有着重要的作用。它的应用包括有超短光脉冲源、全光波长转换器以及全光时钟恢复等,具有结构简单、输出光信号消光比高和转换波长范围宽等优点。本文在国家高技术研究发展计划(863-2002AA312160)和武汉市科技攻关光通信专项(2002100513013)项目以及国家自然科学基金(60407001)的资助下,采用各种不同的SOA环形腔激光器(SFRL)来分别实现了80G超短光脉冲的产生,40G全光波长转换, 10G全光码型转换。论文对基于SOA的环形腔激光器的应用进行了深入的理论和实验研究,研究成果主要包括以下几个方面:(1)分析了SOA环形腔激光器的研究意义,阐述了SOA环形腔激光器的研究概况。(2)建立了双端SOA的数值模型,在此基础上建立了SOA环形腔激光器的数值模型。实验实现了10-80GHz的超短光脉冲的输出,输出的光脉冲消光最高达15dB,时间抖动最低为400fs左右。讨论了当脉冲脉宽小于10ps时,考虑SOA中的三阶非线性效应的数值模型。(3)分析了SOA环形腔在波长转换中的特性,研究了在无频率失谐的情况下SOA偏置电流与环形腔输出光功率的关系。用SOA环形腔实验实现了40Gb/s的可调谐全光波长转换。研究了当频率失谐时环腔的输出特性,建立了频率失谐时环腔的理论模型,并通过实验验证了该失谐理论。(4)研究了SOA环形腔在全光时钟恢复中的应用,分别实现了40G的归零信号(RZ)时钟恢复和10G的非归零(NRZ)时钟恢复。利用保偏光纤环镜(PMFLM)提出了一种新型的全光时钟恢复方案,该方案结构简单,理论上无速率限制,并已申请国家发明专利。