Cet ouvrage présente une étude approfondie de l'amplificateur optique à semi-conducteurs (SOA) et leurs applications aux réseaux optiques de nouvelle génération. Une grande partie du présent travail a été consacrée à l'étude des effets non linéaires du SOA, en particulier ceux qui sont liés à la polarisation, en vue de les exploiter pour assurer des fonctions optiques importantes pour les réseaux de communication optique à très haut débit. Dans ce cadre, nous avons développé un modèle numérique se basant sur la théorie des modes couplés et le formalisme de Stokes, qui nous a permis d'analyser la rotation non linéaire de polarisation dans la structure SOA en fonction des conditions d'injection. Les résultats obtenus par le modèle développé ont montré un bon accord avec ceux obtenus par simulation numérique ou par expérimentation, qui est basée sur une analyse spectro-polarimétrique du SOA en se référent au formalisme de Mueller-Stokes. Egalement, nous avons montré, en exploitant la rotation non linéaire de polarisation, la faisabilité de la mise en œuvre de diverses portes logiques optiques et des fonctions liées à la conversion en longueurs d'ondes et la régénération 2R optique.