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宽带网络技术被认为是继IP技术、移动通信技术之后又一引领现代信息技术发展与应用的主要技术领域之一。信息技术包括信息的采集、加工、处理、传输、存储、接收、交换和再现。基于IP的宽带信息网络是现代社会最重要的信息基础，它已渗透到社会的各个领域。宽带信息网络的基础是物理层传输，而当前最重要的物理传输网是光纤网，光纤网络实际上已成为宽带网的代名词。现代通信网络主要由三大部分组成，传输、交换和终端。随着大容量光纤在骨干网络的广泛采用，特别是DWDM（密集波分复用）的技术发展，在传输网络上的宽带化已经成为现实。超大规模集成电路的发展和计算机处理速度的“摩尔定律”仍然有效，使得终端设备的软硬件技术也朝着超高速信息处理、大容量存储的方向发展。而制约宽带信息网络的瓶颈是接入网，宽带接入网络成为现代电信网络宽带化的“最后一公里”。 目前，尽管出现了一系列解决这一瓶颈问题的技术手段，如双绞线上的DSL（数字用户环路）系统，同轴电缆上的HFC（光纤同轴混合网）系统，宽带无线接入系统等，但都只能算是一些过渡性解决方案，唯一能够彻底解决这一瓶颈问题的长远技术手段是光（纤）接入网。本文主要针对光纤接入网络中的PON（无源光网络）及其突发模式光收发模块关键技术开展研究工作，包括:一、突发模式光信号产生和传输机理以及光信号处理方法与性能分析研究;二、突发模式光收发模块的关键技术和设计实现以及信号测试方法研究;三、高速数字电路中信号完整性的分析方法与仿真设计及其在光纤收发模块中的应用研究。 传统的连续信号方式接收不适用于突发模式的操作，因为该方式不能够瞬间处理在光纤中传输信号的能量和相位均不同的数据包，因此其设计必须能处理适应这一变化的信号传输与接收。针对PON系统中突发模式接收的特点，本文从理论上对突发模式光信号的产生机理进行了讨论，分析了突发模式光信号的产生特点及信号产生方法，研究并提出了一种实用的PON系统突发光信号的模拟产生方案。讨论了突发模式光信号的编码要求，分析了突发信号的传输原理以及突发信号传输中的时隙控制技术。针对突发模式光信号的特点，本文提出了一种适用于EPON（以太无源光网络）系统突发模式光信号产生系统的设计，测试结果表明方案实用有效。 在光信号处理中，根据突发模式数据的特殊性质以及突发模式光接收机必须在接收不同数据包的基础上适应光功率和相位变化的特点，分析了影响突发模式光信号接收性能的诸因素。本文重点研究了突发模式光信号处理方法，从理论上对突发模式光信号处理的性能进行了深入的分析，这些分析包括:误码率分析、噪声分析、灵敏度分析、光功率及功率代价分析、动态范围分析、带宽分析等，并对相关的仿真分析结果进行了讨论。这些理论和仿真分析对突发模块的设计和测试系统的建立与测试结果的分析将起到重要的理论指导作用。 突发模式光信号传输与信号处理及实现技术与常规连续信号的接收相比有很大的难度，本文研究了PON系统突发模式光收发模块实现的关键技术，重点讨论了EPON系统中突发式发射模块及其关键技术，包括:自动光功率控制、上升/下降沿时间控制、延时补偿和电流转换，以及光接收模块及关键技术，包括:自动门限控制、AC/DC耦合控制、时钟与数据恢复技术等。在此基础上，本文提出了一种独具特色的可用于GEPON(Giga-bit EPON)系统的突发模式光收发模块的设计方案，该方案的发射模块部分采用了数字功率自动控制，接收部分采用无须RESET信号的快速时钟与数据恢复技术，测试指标完全达到或超过IEEE标准。同时，该模块的设计还突出了应用信号完整性理论和方法进行高速电路设计的思想，验证了该方法在高速电路设计中的正确性和有效性。 为了检验突发模式光收发模块的工作状况以及各项性能指标，必须建立一套测试系统来模拟产生突发信号并检测其误码性能。为此，本文在分析突发光信号测试系统所要完成的基本功能的基础上，研究设计了一套用于EPON的突发模式光收发模块的测试系统，并讨论了相关的实现方法。测试结果表明，该方法实用有效，克服了突发信号测试中存在的难题。 在高速数字电路的设计中，信号完整性理论与方法已成为电路设计和PCB设计必须解决的课题，而基于信号完整性的工程与研究是解决高速数字电路设计的有效途径。本文结合所研究对象在高速电路设计中应用的实际，提出了高速电路设计与信号完整性分析方法的基本思路。研究了高速电路基本理论与高速电路仿真设计基本方法，讨论了相关的仿真模型与建模方法，本文的仿真实例与结果分析表明在高速数字电路设计中，采用基于信号完整性的的方法是完全可行的，也是非常必要的。