模数转换器(Analog-to-digital Converter,ADC)作为一种将模拟信号转换为数字信号的器件,是实现从模拟信号探测到数字传输和处理中必不可少的环节。随着近年来社会数字化进程的不断提高,电子ADC由于受电子瓶颈限制而无法满足日益增长的采样率和带宽需求。而光子ADC却可以克服这一问题实现超高的采样率和超宽的带宽,因此被认为是取代电子ADC的最佳方案。本文首先简单回顾了光子ADC的发展进程,并结合最新研究进展对各类光子ADC的优缺点进行了比较,之后着重介绍和分析了一种基于光延迟的模数转换器。通过理论分析和实验验证对光延迟模数转换器的系统原理及影响系统性能的参数进行了较为全面的讨论。理论分析部分,首先分析了光延迟模数转换器的工作原理和各部件的作用,即利用光分路器和延迟控制实现信号在各支路中的交错传输,并通过并行采样实现采样频率的倍增。其次,将IEEE ADC测试标准规定与光延迟模数转换器中各部件的工作原理相结合,推导得出延迟线精度误差、分路器损耗差异、探测器噪声等因素对光延迟模数转换器有效位数影响的数学模型。实验验证部分,设计完成了四通道的光延迟模数转换器,实验中达到了最高采样频率500MS/s,有效位数7位以上的性能参数。对比了单通道、双通道、四通道对不同频率信号进行模数转换的输出信号、频谱图像和有效位数,并就对比结果进行了分析。之后完成了在双通道模数转换系统下,延迟精度误差、探测器响应差异对有效位数影响的对比实验,验证了理论分析中相应部分的结论的正确性。最后,论文对于光延迟模数转换器未来的发展进行了评估,并就完成更具有高采样率模数转换系统的实现方案和技术难点进行了简要的分析。