随着移动互联网和大数据时代的到来，我国通信行业正在经历全面数字化的演进，骨干网的容量呈爆发式增长，接入网方面，传统的ADSL接入已经逐渐向FTTx过渡，各大运营商都加快了“光进铜退”的改造，而GPON网络作为光纤接入网的最终解决方案之一得到了电信专家和运营商的广泛关注。作为光纤通信系统中的纽带，各大厂商对于光模块的性能要求越来越高。本文基于三合一芯片方案设计了ONU端的GPON光收发一体模块，将激光器驱动、后级限幅放大器和MCU控制器集成到一起，很好的控制了成本。样品模块采用SFF封装，参考了行业标准和CLASS C+性能指标要求，充分考虑信号完整性，根据实际要求在硬件和软件方面都做了相应优化。文章首先分析了当今光通信领域的发展现状和趋势，提出本文研究的目的及意义。在理论基础方面介绍了无源光网络接入技术，详细举例分析了GPON系统网络拓扑以及工作方式；基于本方案介绍了光模块发射部分工作原理和内部结构以及接收部分具体工作流程与关键点，激光器及其驱动原理和APC控制原理，也对MCU控制部分做了简要的说明。基于理论对本方案GPON ONU端光模块的设计进行了详细的介绍，包括模块主控芯片、升压电路方案、外围存储器、光收发器件的选型，以及各款芯片的性能和设计技术、结构与原理。重点分析了外围接口硬件电路的设计和PCBlayout设计中需要注意的布线和分层问题，其对于信号完整性的影响至关重要。作为带数字诊断功能和自动控制参数的模块，文中对下位软件的部分功能设计做了详细的流程说明。最后详细说明了所设计的成品GPON光模块的调试流程，并对主要光参数进行了细致的测试，包括光功率、消光比、光发射眼图、接收灵敏度和报警点。根据相关标准对测试结果进行分析，结果表明所设计的光模块各项指标均满足标准，有一定的实用价值。