众所周知，随着时间跨入21世纪第二个十年，人们的生活也已经越来越信息化和数字化。各种各样的数字终端设备如今已随处可见，而这一切都得益于数字信号处理与存储技术的快速发展与广泛应用。更复杂、更精致的信号处理系统踊跃出现，其应用也早已由传统的雷达、导弹、卫星系统等军事国防领域扩展到无线通信、医学成像、多媒体和光纤数字电视等科技、经济领域。这些领域成功的决定因素之一在于模数转换器(analog-to-digital converter,ADC)的发展。模数转换器是一种将时间连续的模拟信号转换为时间离散的二进制形式的数字信号的器件。随着数字信息时代的来临，传统的电子模数转换器的发展速度已经显然跟不上数字信号处理的发展速度，其已经成为了限制高性能数字信号处理系统的主要瓶颈。因此利用光学组件来提高系统性能的光电混合模数转换器逐渐吸引了人们的研究兴趣，并被认为是一种很具潜力的技术。本文分别对两种光电混合模数转换结构进行了研究：首先提出了基于时分复用(Optical Time Division Multiplexing, OTDM)的多通道并行时间交织的模数转换系统方案，对其原理、系统中会影响其有效位数(Effective Number of Bit, ENOB)的各个部分进行了分析，并搭建了双通道实验平台，采用高精度的可调光纤延时线精确控制每路信号的延迟时间，测试了射频输入信号分别为50MHz、100MHz、200MHz和250MHz时系统恢复的信号，并通过IEEE数字波形记录标准算法在Matlab软件中对数据进行了计算，得到了系统的有效位数，并与理论值进行了对比。其次，对光辅助时域展宽(PhotonicAssisted Time Stretch, PATS)型模数转换系统的原理进行了分析，在理论上阐述了此结构相比时分复用结构的优点，分析了时域展宽系统对信噪比的影响，并搭建了实验平台，分别对展宽系数为10和1.11的系统进行了验证，并将取得的数据进行了消除包络处理，提出了一种将时域展宽与时分复用结合的双通道方式将展宽后的脉冲交错实时消除包络的方法。最后，对全文做出了总结，提出了两种光电混合模数转换结构中存在的问题和应改善的方向，为下一步研究提供了有用的参考。