为了深入研究量子点半导体光放大器(QD-SOA)的特性, 建立了量子点半导体光放大器子带导带的三能级系统模型。把系统载流子的速率方程与其他文献采用的速率方程进行了对比优化。通过数值计算得到了瞬态解, 并得到载流子在放大器各能级态的浓度分布, 验证了量子点中能级分立特性。利用电子和空穴各自的占有几率在基态成一定的线性关系, 在稳态下对速率方程求解, 得出了量子点半导体光放大器相关的增益特性, 以及增益特性与基态电子的占有几率之间的关系。结果表明量子点半导体光放大器具有很高的饱和增益和微分增益, 较低的阈值电流等特性。说明量子点半导体光放大器具有比其他体材料和量子阱光放大器更加优异的特性。为光放大器的设计提供了有力的理论指导。

为提高全光波长转换器的波长转换效率，在量子点半导体光放大器(QD-SOA)波长转换特性研究的基础上，分别对基于交叉增益调制(XGM)效应和交叉相位调制(XPM)效应的全光波长转换器的转换效率进行了仿真分析。利用三能级QD-SOA模型并基于XGM型全光波长转换器，计算了输入脉冲宽度、有源区长度、损耗系数、最大增益模式和电子跃迁时间的变化对转换效率的影响。结果表明，减小输入脉冲宽度、损耗系数、电子跃迁时间和增加有源区长度、最大增益模式均可以提高全光波长转换器的转换效率。该研究对全光逻辑异或门的设计及QD-SOA的应用有一定的指导意义。