由于波导以及光纤可以无反射镜直接连接，因此光信号损失降低，由于可缩短电气布线，因此能够实现更高速的驱动以及降低电磁噪声。光电模块主要是利用光电效应将不同波长的辐射能转化成光电流的信号。该模块主要有两种：一种是光电发射器件，例如光电管与光电倍增管，当辐射作用于器件中的光敏材料上，使发射的电子进进真空或气体中，并产生电流，这种效应称光电效应；另一种是半导体光电器件，包括固体成像器件，当辐射能作用于器件中光敏材料时，所产生的电子通常不脱离光敏材料，而是依靠吸收光子后所产生的电子-空穴对在半导体材料中自由运动的光电导产生电流的，这种效应称内光电效应。
随着进射光子波长的减小，产生光电子发射的效率将增大，但光电倍增管窗材料对光的吸收也随之增大。光电倍增管的短波响应的极限主要取决于窗材料，而长波响应的极限主要取决于阴极和打拿极材料的性能。一般用于可见-红外光谱区的光电倍增管用玻璃窗，而用于紫外光谱区的用石英窗。
光电模块具有精度高、线性好、频带宽、响应快、过载能力强和不损失被测电路能量等诸多优点，因而被广泛应用于变频调速装置、逆变装置、UPS电源、逆变焊机、变电站、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测大电流、电压的各个领域中。
