本发明公开了一种基于光子复制缓存辅助的模数转换方法。该方法首先将待转换电信号调制于光载波上，生成第一调制光信号；利用光子复制缓存方法将第一调制光信号按照ΔT的时间间隔连续复制N‑1次，从而生成由第一调制光信号与N‑1个复制信号所组成的信号序列，N为大于等于2的整数，ΔT大于待转换电信号的脉冲时宽；将所述信号序列调制于重复周期T=ΔT/（n+1/N）的光脉冲上，得到第二调制光信号，n为自然数；最后对第二调制光信号进行光电转换，并将转换后电信号送入电模数转换器进行量化。本发明还公开了一种基于光子复制缓存辅助的模数转换装置。本发明能够基于低重复频率光脉冲和低速电模数转换器将等效采样率提高N倍，且系统结构简单。