当今数字信号处理技术已有长足的进步,相比之下,模数转换技术的发展相对迟缓,逐渐难以与之匹配。传统的电子模数转换技术由于其采样时间抖动和比较器模糊等瓶颈,难以更进一步,人们把视野放在了新型的光电混合模数转换器上。时间拉伸式光电模数转换器旨在利用待处理模拟电信号在光域内的特殊性质对其进行预处理,以实现使用低速电子模数转换器对高速模拟信号进行模数转换的目的。具体地说,首先利用光脉冲在光纤传输中的色散展宽原理,将光脉冲展宽到一定宽度,使得能够将待处理模拟电信号强度调制于其上,再使用另一段光纤继续使其色散展宽,则调制于其上的模拟电信号随之一同被拉伸,随后将此光域信号转换到电域,便可得到待处理信号的“降频”输出,进而成倍增强了现有电子模数转换器的有效采样速率。本文的数学推导描述了时间拉伸模数转换技术具有的光脉冲包络去除、功率代价等困难,据此给出了上述问题的解决方案;并进行了数值仿真实验以模拟该类模数转换器的工作过程,首次根据数值仿真分析光纤非线性效应对系统的影响以及通过冗余信号实现在线自适应矫正等问题,分析结果将用于指导实际系统的设计与实现。为解决该系统中功率代价的问题,本文创新性地提出一种在使用单边带调制的基础上的相位矫正方法,以同时保持信号的输出功率以及相位特性,数值仿真结果验证了该方法的有效性。由于脉冲交叠的原因,单通道该类模数转换器仅能用于处理时间离散信号,而要处理时间连续信号,需引入并行多通道处理。因此从器件使用上看,并行多通道时间拉伸模数转换技术相当于使用多个低采样速率的电子模数转换器来构成一个高采样速率的模数转换系统。本文通过系统设计,在实验上实现了该类模数转换器的功能。首先,设计一个单通道的10倍时间拉伸系统,并得到无光脉冲包络的输出结果。进一步地,设计一个并行多通道的4倍时间拉伸系统,完成该系统的搭建,得到了无缝拼接的光载波,可对时间连续信号做处理;并相应得到和分析了各个通道的时间拉伸信号输出。