随着光子技术的发展，高速高精度光模数转换技术已经成为光电子领域的热点，它的优势在于利用光子学手段来突破电模数转换的瓶颈。时间波长交织光模数转换是现有方案中最具代表性和最有可能实现的方案之一。该方案在采样部分利用高速的多波长光采样时钟配合高速电光调制器对射频信号进行采样，在中端采用波分复用技术对高速的光学采样脉冲进行解复用，与位于后端的低速灵活的电学处理的有效结合，具有解复用简单、不需严格同步等特点。在这一方案中，光采样时钟的质量是系统性能最根本的影响因素与限制条件之一。光采样时钟的时间抖动、幅度抖动、脉冲宽度以及稳定性直接影响光模数转换的效果。因此，如何产生高性能的多波长光采样时钟是研究的关键问题。本文主要研究光采样时钟、利用波分脉冲重复频率倍增和时分脉冲重复频率倍增相结合的方案，产生高速高稳定的多波长时间交织光采样时钟。主要工作包括：1、研究光采样时钟质量的影响因素，主要聚焦于光谱分割方案中由光源输出的光脉冲幅度的时域和频域稳定性对时间波长交织光模数转换性能的影响。建立了描述光源引起的光采样时钟幅度抖动的数学模型，分析了光源输出脉冲的稳定性以及光谱能量分布的稳定性对时间波长交织光采样时钟幅度稳定性及系统有效比特的影响。对光源的幅度特性进行了实验测试分析，并在此基础上研究了如何通过定期数据校正，来减小光源引起的幅度抖动的影响。2、从理论入手分析了22光纤耦合器级联的时分脉冲重复频率倍增模块的系统性能。在此基础上，论证了使用全保偏器件的优势——“减小系统偏振敏感性，提高环境稳定性”，研究了22光纤耦合器的分光比对高精度光采样时钟幅度抖动的影响。优化了精密光纤延迟线的测量和制作工艺，实现了全保偏16倍时分脉冲重复频率倍增器，验证了理论分析的结果。3、研究了两种基于谱分割技术的波分脉冲重复频率倍增结构——反射式结构和偏振控制式结构，从理论上分析了两种结构的性能，并通过实验进一步比较两者的稳定性，从而确定了采用反射式结构作为产生高速高精度光采样时钟的方案。实现了反射式结构8通道波分脉冲重复频率倍增器，给出了详细的制作工艺。与16倍时分脉冲重复频率倍增器级联后，实现对36.45MHz光脉冲的128倍频率倍增，得到重复频率4.67GHz的高速高精度光采样时钟。