随着大数据、云计算、第五代移动通信以及人工智能等应用的快速发展，全球的通讯数据量急剧增

长，极大地增大了对现今的通信系统的压力。光互连具有宽频带、抗电磁干扰、强保密性、低传输损耗、低功耗、低时延等明显优于电互连的特点，广泛运用于服务器之间或者服务器与路由器之间。光互连收发模块作为光互连的核心模块，决定最终的通信质量。本文对光互连的收发模块进行了封装设计与仿真优化，完成了4×25 Gbps光收发模块的封装设计与制作，并对光发送模块中的硅基马赫-曾德尔调制器完成仿真与设计，这些对未来更高速率、低功耗、高密度的光互连系统的设计和研究有指导意义。其主要内容包括：（1）在光电系统集成中的光电协同设计方面，通过光电链路系统仿真，研究了调制器的有源区长度对光电系统的影响，确定了最优的调制器有源区长度；通过链路误码率仿真结果，逐一验证了激光器光功率、探测器响应度、调制器驱动信号峰峰值电压等光、电器件性能指标对光电集成链路性能影响，验证了现有器件组成系统能满足系统指标要求。（2）在系统集成方面，主要针对光电收发模块的封装设计，提出了一种低成本、低功耗、组装工艺简单的光电收发一体的封装形式，并研究了该封装结构的电学性能对光电集成系统的影响，从系统层面仿真验证了封装结构能满足指标要求。（3）在发送模块的光调制器设计方面，首先对光调制器的调制原理进行研究；然后对调制器的PN结仿真优化设计，其中包括折射率、光吸收系数以及本征带宽的优化设计；其次对调制器的行波电极进行仿真设计；最后完成了支持NRZ 25 Gbps及PAM-4 50 Gbps的硅基电光调制器的设计。