In this research an approach to all optical delta sigma modulator (ADSM) has been elaborated. Two important components of ADSM; "leaky integrator" and "inverted bi-stable quantizer" were modeled, on the basis of cross gain modulation of the Semiconductor Optical Amplifier (SOA). The simulations (via VPI photonics) were all in micrometer scale (suitable for chip fabrication). By simulating each element of ADSM the whole circuit was simulated and results have been showed and analyzed. By investigating the ADSM, the limiting factor for reaching higher frequencies (THz) was recognized to be the quantization device. Thus a new optical switch was introduced, for the first time so called "proteresis." By applying proteretic bi-stable device in the delta sigma modulator, the resonance frequency was improved minimum two fold from 295MHz to 575MHz without making any change in hysteretic bi-stable switch. The broad impact of this research is on the digital technologies that can be utilized in high-speed signal processing. The prime examples are the RF technologies used in military and civilian applications. Furthermore introduction of proteresis opens a new research gate for compensating delay in almost every system.

[pt] A conversão de comprimento de onda de sinais por meio de técnicas totalmente ópticas é um assunto inovador e de extrema necessidade para as redes com roteamento de comprimento de onda; a técnica de conversão de comprimentos de onda por modulação de ganho cruzado é uma das mais simples, em princípio, que atinge este objetivo. Duas modalidades são apresentadas neste trabalho: a clássica, também conhecida por pump & probe, e uma nova, a de modulação de ganho cruzado do espectro da ASE em um SOA. A técnica pump e probe é apresentada, assim como um experimento baseado nesta. A técnica de modulação de ganho cruzado da ASE é explorada como alternativa à técnicas de conversão de comprimento de onda que necessitam de outra fonte de luz, para a qual o sinal deve ser convertido. Na modulação de ganho cruzado da ASE, o sinal é convertido de luz coerente para incoerente; e, uma vez modulado o espectro da ASE do SOA, este é filtrado no comprimento de onda que se deseja obter a conversão. Assim, este conversor pode ser sintonizável, já que não é um parâmetro de entrada que define o comprimento de onda convertido, e sim um filtro passa-faixa ao fim do dispositivo. Para se avaliar os tempos de resposta da técnica, a conversão é feita utilizando-se pulsos elétricos ultracurtos (50 ps), o que não havia sido feito até então. / [en] Wavelength conversion of optical signals by all-optical techniques is an innovative and necessary technology for wavelength routed networks in the near future; the cross-gain modulation method is one of the simplest, in form, to attain this goal. Two categories of the main technique are presented: the classic, also known as pump and probe, and a novel one, named cross- gain modulation of the ASE spectrum of a SOA. The cross-gain modulation of the ASE spectrum is explored here as an alternative to previous all-optical wavelength conversion techniques that require another light source, to which the incoming signal is to be converted; the signal is converted from coherent to incoherent light; and, once modulated throughout the SOA`s ASE spectrum, the signal is then filtered at the central wavelength it is desired to be converted. Thus, this particular wavelength converter can be tunable, in the sense that it is reconfigurable, since a band pass filter located at the end of the device selects what wavelength the signal will be converted to. In order to assess the response times of the technique, the conversion is made for ultra short electrical pulses (50 ps), a feature unknown until now.