随着雷达、光通信和高端测试测量技术的快速发展,传输信号的带宽和速率不断提高,系统对其中超宽带和特种波形信号的产生与恢复提出了更高的要求。数模转换器(Digital-to-analog Converter,DAC)作为数字信号和模拟信号之间的纽带,是其中不可或缺的关键器件,然而由于电子瓶颈的存在,限制了电子数模转换器性能的进一步提高。光电子器件具有带宽高、损耗低及抗电磁干扰等固有优点,结合微波光子技术研究高速、高精度的数模转换器件被认为是突破当前技术瓶颈的可行途径,成为数模转换领域的研究热点。论文回顾了光数模转换(Photonic Digital-to-analog Converter,PDAC)的发展进程,对国内外典型的光数模转换方案进行了分析,详细介绍了各类方案的优缺点,在此基础上提出了一种基于光延迟插值的光电混合数模转换方案,对系统性能参数进行了理论仿真分析,完成了系统关键部件的研制和测试,并搭建了多通道光电混合数模转换系统进行实验研究,最高获得了4.9152GSps的转换速率。通过对系统数模转换过程的详细分析,论证了系统转换速率倍增的原理,探究了影响系统有效位数的关键因素,推导了单通道延迟误差、单通道增益失配、系统通道数目与系统有效位数之间的理论关系式,并进行了理论仿真。理论推导和仿真结果表明:系统的转换速率由系统的通道数目决定;通道延迟精度、增益适配与系统有效位数呈负相关关系,且通道延迟精度对有效位数的影响受输出信号频率的限制;当系统参数确定时,通道增益失配对系统有效位数的降低起主导作用。设计完成了四通道波分复用光纤延迟线阵列的研制,测试结果表明,通道延迟误差小于±5ps,满足系统实验要求。搭建完成了双通道和四通道光电混合数模转换系统实验平台。通过系统产生不同频率、不同波形的数模转换实验,验证了设计方案的可行性并印证了理论仿真中的对应结论。在双通道和四通道系统实验中分别获得了2.4576GSps和4.9152GSps的转换速率,系统有效位数分别达到4.73bit和2.36bit。对上述实验和理论仿真结果进行对比,分析发现,导致系统有效位数劣化的主要因素是随着系统通道数目的增加,通道的一致性匹配愈发困难。最后,对光电混合数模转换方案进行了深入的总结分析,给出了实现高速、高精度光电混合数模转换系统的构建方向和优化建议。