本发明公开了一种全光模数转换设计方法，具体为：将多波长脉冲光源产生的光通过复用器复用到同一光路上；通过一个1×2多模干涉耦合器将上述光路重新分成2路，其中一路通过相位调制器对输入的模拟光信号进行采样，之后进入多模干涉耦合器的一个接入端口中，另一路直接注入多模干涉耦合器的另一个接入端口中；将从多模干涉耦合器的输出端口输出的光经过解复用器解复用到不同波长的光通道上；依次通过光电探测器、放大器和判决器对解复用器输出的光信号进行接收、放大和判决，得到数字输出信号。本发明能够将整个全光模数转换系统集成到一个极小尺寸的光子集成回路芯片或硅基波导芯片上，可大批量生产，成本低廉，促进了信息产业的发展。