Cet ouvrage pr sente une tude approfondie de l'amplificateur optique semi-conducteurs (SOA) et leurs applications aux r seaux optiques de nouvelle g n ration. Une grande partie du pr sent travail a t consacr e l' tude des effets non lin aires du SOA, en particulier ceux qui sont li s la polarisation, en vue de les exploiter pour assurer des fonctions optiques importantes pour les r seaux de communication optique tr s haut d bit. Dans ce cadre, nous avons d velopp un mod le num rique se basant sur la th orie des modes coupl s et le formalisme de Stokes, qui nous a permis d'analyser la rotation non lin aire de polarisation dans la structure SOA en fonction des conditions d'injection. Les r sultats obtenus par le mod le d velopp ont montr un bon accord avec ceux obtenus par simulation num rique ou par exp rimentation, qui est bas e sur une analyse spectro-polarim trique du SOA en se r f rent au formalisme de Mueller-Stokes. Egalement, nous avons montr , en exploitant la rotation non lin aire de polarisation, la faisabilit de la mise en oeuvre de diverses portes logiques optiques et des fonctions li es la conversion en longueurs d'ondes et la r g n ration 2R optique.