数字信号在传输和处理方面有许多模拟信号无法比拟的优势。模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)作为将模拟信号转变为数字信号的关键器件,其性能好坏直接影响着整个数字信号处理系统。传统的电子ADC由于物理瓶颈的限制,难以满足日益增长的速率和精度要求。利用光学的方法能够有效地突破电子ADC的物理瓶颈。光学ADC被认为是有望实现模拟信号高速高精度数字化的有效途径和方法。本论文对基于光采样及并行多通道的光学模数转换系统进行了方案仿真,具体工作包括:首先,搭建了通道数为4路、采样速率为4.2GS/s的光学模数转换系统,加载了20GHz的模拟信号进行测试,实现了有效位数为3.95的模数转换,证明了该系统实现带通采样数字化的能力;其次,讨论了多通道一致性对于信号质量影响,分别从通道间的脉冲幅度、脉冲时序以及后端电子ADC量化时钟的层面分析了对信号的影响,并得到了系统能够容忍的多通道一致性误差范围,提出了改善系统多通道一致性误差的数据优化算法,并通过仿真得到了验证;再次,分析了调制深度对于信号质量的影响,结果表明:调制深度过高或过低对信号质量都有影响,光学ADC系统具有最佳的调制深度;最后,分析了色散、调制器传输函数、调制器偏置点漂移对信号精度的非线性影响,并采用互补型调制器和arcsin函数操作的方案对信号的非线性失真进行了改善,将有效位数提高到5.72位。本论文搭建了一个基于光采样的双通道光电混合模数转换系统:包括对实验器材的选取、参数测定、波长时间交织采样光序列的产生(2×27.43MHz)以及双通道电子ADC的时钟匹配。加载了200MHz的信号,实验得到了有效位数为1.48的模数转换,分析了实验平台模数转换精度低的原因,最后采用仿真部分的多通道一致性优化方案对信号进行优化,将有效位数提高至2.23位。