为应对数据中心的蓬勃发展,光纤互连技术的演进朝向波分复用单纤双向传输,并对光纤收发模块提出了小型化要求。相对于电信网中的密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing,DWDM)传输,数据中心通常采用粗波分复用(Coarse Wavelength Division Multiplexing,CWDM)传输技术以降低成本,基于CWDM技术和单纤双向传输技术的传输模块应运而生。本文研究一种混合集成的紧凑型波分复用单纤双向数据收发模块,论文的主要研究内容如下:分析了现有的各种CWDM技术和单纤双向传输技术,在此基础上,提出了一种混合集成的波分复用单纤双向数据收发模块结构,以基于集成光学技术的CWDM芯片作为波分复用/解复用器,采用三端口光环行器来实现单纤双向传输,通过一个双芯波导转换片来实现整个收发模块的混合集成,波导转换片的左侧两个端口分别与作为复用/解复用器的两个CWDM芯片耦合,右侧两个端口作为光环行器的第(1)、(3)端口。该方案打破单纤双向传输需要外接独立光环行器的现状,将光环行器整合到数据收发模块中,实现模块的混合集成及小型化设计。对提出的波分复用单纤双向数据收发模块进行了结构设计、参数设计和机械装配设计,波导转换片的右侧两个端口通过锥形化处理增加芯径,扩大输出模场,从而减小后续光环行器中的准直光束直径,实现光环行器的小型化设计。基于MathCAD软件进行了系统参数设计,基于RSoft软件进行了波导仿真设计,基于Zemax软件进行了光学系统的仿真优化,基于SolidWorks软件进行了机械结构和装配设计。设计了模块可行性验证方案,加工了实验元器件,分步搭建了集成光学技术和空间光学技术相结合的验证实验平台,制备了波分复用单纤双向数据收发模块样品,并对其进行了性能测试。模块发射和接收两条光路的插入损耗分别为9.2dB和9.7dB,最小隔离度分别为23.8dB和21.8dB,四个CWDM通道性能表现较为均衡,实验结果验证了本文所提出的混合集成的紧凑型波分复用单纤双向数据收发模块的可行性。