早期人们将过多的注意力放在了高速骨干网和城域网，而太少的注意力放在宽带接入网，因而没有很好地解决骨干网与终端用户之间信息的高速传输与交换问题，即所谓的“最后一公里”问题，使得其成为了影响和制约通信网发展的瓶颈。随着宽带业务需求的增长和网络融合发展的需要，全业务接入网的建设作为全世界通信产业发展的热点和高新技术竞争最激烈的部分在我国受到了高度重视。 迄今并没有一项公认主导的宽带接入技术，同时各种新技术仍然在不断涌现。在相当长的时间内接入网领域将呈现多种技术共存互补、竞争发展的基本态势。而从物理本质上说，唯一能够从根本上解决宽带接入瓶颈的方案是采用全光接入网，并最终实现光纤到家（FTTH）。FTTH能提供稳定的高带宽，使得用户不仅能使用极高的带宽，而且几乎不用担心流量共享和维护带来的带宽迅速下降的问题。中国是世界上宽带接入网增长潜力最大的国家。但我国大部分光通信器件仍依赖于进口，缺乏具有自主知识产权的高性能、低成本的光电器件和相关集成电路，特别是光接口模块。 本博士学位论文针对上述技术发展热点和难点，在对有源和无源光网络各种接入技术深入分析的基础上，从系统的高度，研究并成功设计实现了光纤接入网物理层光接口模块发射和接收的多种核心芯片，包括复接器、激光驱动器、跨阻前置放大器、限幅放大器及时钟与数据恢复电路等。 考虑到接入网对成本的高度敏感性，有意识地选择了国内工艺成熟、价格低、易获得生产线支持的CSMC 0.61μm DPDM CMOS混合信号工艺，实现了高性价比。在电路设计上，提出了4种新颖的电路结构，即单级全差分结构前置放大器，有源电流负反馈共栅前置放大器，采用有源电感负载技术和省略源级跟随器的改进直接耦合技术实现的限幅放大器和激光驱动器。所有设计的芯片均进行了流片并都通过了在晶圆测试，测试结果达到了预期要求。所实现的芯片采用了多种先进设计技术，多项指标达到了世界同类集成电路的水平。其中限幅放大器芯片的版图申请了集成电路布图设计专有权并已获授权；激光驱动器、前置放大器和限幅放大器等三种电路可稳定工作在1.25Gb／s的速率上，在国内还未见采用相同工艺达到相同速率级别的研究报道；并在国内首次报道了采用0.6μm CMOS工艺实现的时钟与数据恢复电路。基于国内工艺、版图设计软件和芯片测试环境完成的整个研究课题，具有完全的自主知识产权。此外，我们还对推进这些芯片的产业化作了有益的尝试。 本文对于我国设计具有完全自主知识产权的光纤接入网物理层收发系统集成电路也具有重要的学术价值和良好的应用前景。