本论文首先分析了电子模数转换器(EADC)和光学模数转换器(OADC)的转换速率、位数、结构特点及性能提升空间。低速高位数EADC与高速低位数OADC作为互补的ADC方案具有不同的应用领域。指出在OADC研究领域的三个重要研究内容是：1)无需光电转换的全光学比较器，以实现全光量化；2)为降低对前续放大等信号处理电路的要求，并提高转换位数，应当研究新的光学编码方案；3)输入模拟信号和输出数字信号的形式，既考虑用电压或电流脉冲，也用光脉冲，以与未来光电混合高速电路接口。基于对实现比较器物理过程的分析，提出双光束干涉实现光学差分，并结合激光器注入锁定实现全光光强比较。其次，采用新的处理方法，通过定义一系列新的物理量，深入研究了计入自发辐射和非线性增益效应的半导体激光器注入锁定半经典理论，包括稳态锁定输出光功率、相位、静态和动态锁定范围、锁定的暂态过程及锁定过程的噪声效应。分析了在双光束干涉中的光强和相位关系，强调相位相差π的奇数倍的相消干涉实现了光学差分，输出光场相位是差分结果。将这一差分光场注入锁定半导体激光器，以控制激光器输出光场相位，并通过再一次干涉将相位信息转换为光强信号，获得光学比较输出。将双光束干涉结果作为激光器注入锁定速率方程的驱动项，数值计算了在交变输入光强信号时第二次干涉输出的波形，并讨论了各次干涉前光场相位非理想化关系对比较器输出波形的影响。再次，设计了使用M-Z电光强度调制器的光纤干涉和半导体激光器注入锁定实验系统。基于对系统的功率预算和光程计算，选择了光纤和耦合器参数，设计制作了压电陶瓷光纤移相器和激光器驱动电路。将适当的正弦电压调制M-Z电光强度调制器以获得光强调制信号作为输入，用示波器观察了光学差分和比较器输出，并与计入实验干扰因素的理论计算波形进行了对比。结果表明，各干涉前相位条件和偏振态的稳定性、注入光场与自由运转激光器线宽、失谐量和锁定范围宽度是影响全光比较性能的主要因素。最后，论文讨论了提高全光比较器高速性能的途径，主要是使用纵模间隔大的激光器和噪声影响小的光电子集成回路干涉系统。对全文作了总结，指出下一步的主要工作。