现代社会对通信的依赖性越来越大，作为当代通信领域的关键技术，光系统、光器件以及光电集成电路等光通信技术已成为国际和国内光纤通信领域的研究重点和应用热点。随着主要光电子器件成本的不断降低，光纤作为主要媒介的通信传输模式的应用越来越广泛，原有基于同步连续的光传输模式已不能适应日益扩大的应用需求。 随着宽带互联网接入需求的不断增加，作为解决“最后1英里”问题的光纤到户(fibers-to-the-home，FFTH)的网络宽带化建设迫在眉睫。FTTP首选的无源光网络(passiveopticalnetwork，PON)数据传输所具有的突发性和“0”“1”非均衡性对已经非常成熟的基于同步连续均衡传输模式的光接收机模块提出重大挑战。非均衡性导致传统接收机中交流耦合必须被全直流耦合所代替，而突发性必然要求光接收机具有高的响应速度，以尽可能减少比特丢失。同时突发模式的光传输通信也向诸如工业监控、电力监控和视频监控系统等低速率和长距离、但对可靠性和抗干扰能力要求很高的应用场合扩展。采用光纤进行数据传输可以发挥光纤传输距离长且极强的抗干扰能力，从而在恶劣的工业制造环境中提供稳定、可靠的通信线路，避免因使用金属电缆线路受电磁干扰而导致通信中断的危险。因此，突发模式非均衡码的光收发芯片研制具有很高的研究价值和应用前景。 近年来，工业及电力自动化光网连接的需求激增，对光模块的需求不断扩大。由于这种系统处理的数据流正是突发模式传输的“0”“1”非均衡性码，基于均衡码和连续传输模式设计的通用接收机模块无法适用。虽然可将数据信号经专用线路编码芯片编为均衡码后再采用通用收发模块处理，但这样增加了成本和系统开销。目前，专门为此类系统开发的商用芯片数量稀少、价格昂贵。因此国内主要模块厂商的产品方案基本上都是采用分立结构加比较器的方式实现，造成灵敏度和过载都无法得到优化，影响了传输距离和适用范围。且长的连“0”信号或无信号发送时，无告警功能。因此，市场迫切需求一种适用于该系统应用的价格适中、性能满足要求并带有告警功能的光收发模块。 因此，本文作者与江苏新志光电有限公司合作，创新性地提出了一种可处理非均衡码和突发数据流传输特性的光接收机系统方案。该方案省却了线路编码，既满足灵敏度设计要求，义通过引入新型自动增益控制实现过载优化，并能提供长连“0”信号或无信号的自动告警功能。 根据工控电力系统要求，接收到的是非常微弱的电流信号，而输出则需要达到CMOS/TTL数字信号电平。因此，这是一个典型的数模混合系统。全集成时，模数信号之间的串扰会大大降低光接收机灵敏度。所以，除了提出全新系统方案外，本课题还详细研究了混合信号单片集成电路的灵敏度优化方法，重点分析了导致灵敏度降低的两个重要因素：器件噪声和数模信号干扰。在此基础上，提出了电路、版图和印刷电路板三个产品设计阶段噪声的控制和优化方法。由此实现的集成电路测试达到了优于-30dBm灵敏度的预期指标要求，与没计阶段的仿真分析结果非常吻合。该灵敏度远优于目前国内分立器件设计的模块，达到甚至超过了国外同类型产品。 该论文课题是由江苏新志光电公司经过详尽的市场调查后立项，旨在填补突发模式非均衡码光接收模块的国内空白。课题中的各种指标及设计要求，均按产品要求提出，并经过客户认证。工作速率满足工控电力系统目前所有可能的速率要求，即DC～10Mbps。全直流耦合方式保证了其对于DC信号的处理能力。芯片各种可能的工作方式，环境和工艺角的影响在设计阶段都得到了充分的仿真验证。芯片采用华润上华CSMC0.5μmCMOS混合信号工艺流片后，其绑定、封装、印刷电路板的制作和测试都有严格的产业标准流程控制。芯片测试结果达到了产品要求，得到客户认可，目前已进入工程批制造阶段，实现了该芯片的产业化设计和市场应用推广。 该系统虽然是为工控电力系统设计，但它可广泛应用于汽车电子、视频监控等各种速率的非均衡码的突发模式光传输系统。其创新性结构和优良性能不仅对于处理突发模式非均衡码的光传输系统研究和光接收机灵敏度优化具有研究价值，对于实现高性能商用芯片的国产化也具有重大意义。