模数转换（analog-to-digital conversion, ADC）是数据采集的重要组成部分，它将模拟信号转换为方便存储和处理的数字信号。随着电子技术的发展，电模数转换的采样带宽和有效比特位数等方面的性能在不断提高，但受限于“电子瓶颈”，如电采样时钟的抖动性能，电模数转换器无法直接实现超宽带信号的无失真采样，难以满足通信领域对模拟信号带宽日益增长的需求。光子学技术具有超宽带、高精度、低抖动、高稳定性等特点，利用光子学技术在光域进行信号处理，能够克服电采样的瓶颈，显著提高模数转换的性能，是一种提高模数转换采样率与有效比特的有效途径。为了处理和显示因采样率和有效比特数极大提高带来的高速、大容量数据流，光模数转换的后端数据接收系统必须具备高速、大容量的存储与传输能力。本文设计并实现了光模数转换中后端高速数据接收系统，包括数据存储和传输。该系统基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA），采用DDR3SDRAM作为存储介质，利用PCI Express总线通过存储器直接访问（DMA）机制实现数据的高速输出。首先，比较分析了常用数据采集系统的硬件结构，根据光模数转换中后端电ADC的布局和FPGA的性能，设计了单处理核心、多处理核心的硬件架构，以及DDR3SDRAM存储控制和PCI Express应用层传输的逻辑架构，详细阐述了存储和传输逻辑的工作流程，制定了主从FPGA数据通信的帧格式。然后，在FPGA平台上实现了存储和传输逻辑的功能模块，分析了存储逻辑的设计原理，详细阐述了存储和传输逻辑功能模块的状态机工作流程。最后，构建了DDR3SDRAM存储模型和PCI Express事务模型以仿真验证存储传输逻辑功能，并搭建了一个单通道的数据接收系统，开发了基于Linux的PCI设备驱动，对单通道系统进行了存储和传输带宽、延时等性能测试。测试结果表明，存储逻辑的带宽效率为100%；传输逻辑的带宽效率为81.4%。