光纤通信系统是现代通信系统的主要支柱，尤其是其中的FTTH在现代社会中起到了很重要的作用。本文针对应用于FTTH中无源光网络的光收发机，设计了其传输物理层芯片，包括跨阻放大器TIA、限幅放大器LA和激光驱动器LDD。从光接收系统要求的角度出发，深入研究了位于光接收机系统最前端的跨阻放大器的关键性能。通过高增益运算放大器来提高跨阻的阻值，通过电流注入技术来增大输入管的跨导等来实现高灵敏度设计;通过自动增益控制电路根据输入信号的强度来自适应的调整跨阻放大器增益，通过直流失调环路消除输入端因输入信号变化带来的直流失调来实现宽动态范围。提出了一种新型的核心放大器结构，该放大器引入了一个直流负反馈环路，实现一定的直流失调消除功能，能够满足整个跨阻放大器对直流失调消除的要求。通过使用该放大器，省去了跨阻放大器的复制电路和输入端的调整管，优化了芯片的噪声性能并减小了芯片面积。　　本文研究了限幅放大器设计中的两个难点，一是要同时满足高带宽和高增益;而是要同时得到小的失调电压和低频截止频率，针对以上两个难点，深入研究和讨论了几种带宽展宽技术，分析其优劣最终确定了多级级联的拓扑结构，选择了特征频率较高的双极型晶体管，采用了电容退化的带宽展宽技术，来满足限幅放大器对高带宽和高增益的要求;然后研究了传统的直流失调消除环路，分析了其在消除直流失调的同时引入了不希望出现的低频截止频率，在经典结构的基础上，提出了一种新型的双环直流失调消除环路，在不增加低通滤波器的电阻电容的情况下，得到了一个能满足系统要求的低频截止频率的值。激光器的温度变化导致的阈值电流的变化，老化带来的电光转换效率的变化给激光器驱动电路的设计带了的困扰。提出的高速激光器驱动电路，利用共模反馈输入级来稳定电路的电平，利用各级放大电路来优化输出信号的上升/下降时间，通过改变驱动电路的共模电平来调整电路的调制电流和偏置电流大小;本文中的功率控制采用APC和温度查找表的混合功率控制环路，其中提出了一种改进型的APC环路，该环路包括一个快速启动模式和一个精确调整模式。快速启动模式能够迅速的稳定激光器的偏置电流，满足系统对激光器快速开启/关断的要求;精确调整模式能够避免因长串信号输入而造成的过补偿行为。