将光学器件组合在一块半导体基片上形成的光学系统。集成光路是在集成电路的启示下，试图把传统的光学元件、器件组合在一块固体上，以使光学系统缩小体积、减轻重量、增强抗振能力、减小功耗、提高可靠性、增加带宽和降低噪声。集成光路采用的材料有玻璃、电介质和半导体三大类。只有Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体材料既可制成无源器件（如光波导、耦合器等），又可制成有源器件（如做光源用的发光二极管、激光器和调制器等），还有与光功能器件相配置的驱动和控制电子器件，因此可以把全部元件、器件都集成到一块半导体基片或衬底上，这就使单片集成变为可能。这种思想是1972年开始形成的。由于不可避免地要有电子器件和光功能器件相配，早期的全光学集成的概念就发展成为“集成光电子回路”（IOEC），也有人称为“光电子集成回路”（OEIC）。70年代初期，异质结激光器的寿命问题获得突破；低损耗石英光纤研制成功，使光纤通信变成现实。这些进展极大地推动了单片集成光路的研究。在光学器件和电子器件的集成中，首先考虑这两类器件的相容性。