模数转换器(ADC,Analog-to-Digital Converters)是数字信号处理中的关键一环,而光子模数转换器(PADC,Photonic ADC)由于具有采样带宽大、采集精度高等优点,已成为该领域重点研究内容。本文对基于光采样电量化的光子模数转换系统后端光电转换性能的优化做了研究。本文完成的工作如下:第一,对PADC系统中几个关键器件以及关键技术做了基本介绍,给出了光采样时钟、电光调制器、光电探测器、电ADC的基本原理以及它们的时域模型表达式,为研究PADC系统提供理论基础。第二,针对PADC系统中实现光电转换的光电探测器的非线性饱和效应做了理论研究,建立了光电探测器的响应模型并用MATLAB进行了数值仿真。然后针对单通道欠采样的PADC系统,分别基于被动锁模光纤激光器和主动锁模光纤激光器两种光源,用色散拉伸的方法对光电探测器的饱和效应进行了改善,从而提高了PADC系统的光电转换响应度和有效比特位数。第三,针对前期制作的一台高速高精度光模数转换系统的原型样机中存在的不足之处,对这一样机的三个核心模块:采样与多通道解复用模块、多通道光电转换优化模块和多通道量化重构模块做了性能优化设计与测试。