El constante aumento de la capacidad de transmisión de la fibra óptica ha provocado que se estén llevando a cabo numerosos estudios centrados en el procesado óptico de la información digital a alta velocidad. Para poder realizar complejas operaciones de procesado óptico se requiere una memoria óptica de bajo consumo, alta velocidad y que sea integrable. Puesto que no existe el equivalente de las memorias RAM en el domino óptico, surge la necesidad de implementar dispositivos capaces de almacenar información durante un periodo de tiempo indeterminado. Una de las soluciones más atractivas para la implementación de estos sistemas de almacenamiento es el flip-flop óptico. Este dispositivo puede trabajar en dos estados de funcionamiento entre los que se conmuta empleando señales ópticas de control pulsadas.
Entre todas las tecnologías utilizadas en el procesado óptico de la señal destaca el interferómetro Mach-Zehnder basado en el amplificador óptico de semiconductor (SOA-MZI) por su versatilidad y posibilidad de integración.
En esta tesis se propone una arquitectura para implementar un flip-flop óptico basada en un SOA-MZI con un bucle de realimentación. Este dispositivo presenta un comportamiento biestable bajo determinadas condiciones. Sus principales ventajas son una menor complejidad (menor consumo de potencia), velocidad de conmutación y capacidad de integración. Asimismo, se ha desarrollado un modelo teórico para el SOA-MZI con realimentación a partir de las ecuaciones básicas que gobiernan el comportamiento del SOA. Este modelo ha permitido estudiar las características estáticas y dinámicas del sistema.
Finalmente, se han propuesto dos nuevas aplicaciones para la arquitectura del SOA-MZI con realimentación. La primera de ellas consiste en un conmutador espacial 1x2 controlado ópticamente.  Es la primera vez que se presenta una configuración que implemente esta funcionalidad en un único bloque. En segundo lugar se propone utilizar el flip-flop junto con una puerta lógica XOR en un esquema de encaminamiento todo óptico de paquetes. La estrategia para procesar la etiqueta aporta escalabilidad y sencillez.