光計算機就是靠激光束進入由反射鏡和透鏡組成的陣列中，對信息進行處理。也就是說，光計算機，就是利用光作為載體進行信息處理的計算機。
由於光計算機有很多優點，因此許多國家正斥資進行這方麵的研究。
首先，光計算機運算速度快。從理論上講，電子（電荷）計算機中的電子運動速度，理想情況下是光速。但是，電子計算機中的半導體集成電路在執行開關操作時，電子要受到雜質原子的阻擋，而且電子穿越晶體管時要克服一種叫“勢壘”的阻擋，它的運動速度就會受到影響。電荷在矽元件內的運動速度是60千米/秒，在砷化镓材料內的運動速度也隻有500千米/秒，電子在固體內的運動速度最高也隻是光速的10%，光速是3000000千米/秒。目前計算機所用晶體管改變開關狀態的時間一般需要0.4×10-9秒，而光開關裝置則為10-12秒，也就是光開關每秒可進行10000億次邏輯動作，真可謂是神速。
其次，實現並行處理信息非常容易。光計算機中利用反射鏡、棱鏡、分光鏡等，可使光柱按任意方向傳送。光信息在發生交叉時也不會受到幹擾。光在空間可以實現並行傳遞，可以實現幾十萬條光同時傳遞。一塊直徑有5分硬幣大小的棱鏡，通過信息的能力是現在全世界電話電纜線的許多倍。
還有，光計算機不發熱，噪聲小。電子計算機中電子流動，會產生熱量，而且當工作頻率超過100赫以上時會形成駐波，再加反射信號的影響，形成電磁幹擾。光子不會碰撞，不會產生熱量，因此噪音幹擾也就很小。
目前正在研究開發的光計算機，有的是時序數字運算方式（電子計算機中相應元件改用光學元件，其他不變），有的是並聯模擬運算方式（利用光器件進行圖像的相關運算，精度很低），有的是並聯數字運算方式（實現“與”、“或”、“非”邏輯運算及數值運算）。
1986年，美國貝爾電話電信公司的密勒發明砷化镓光開關。1990年該公司向世界宣布製成第一台光信息處理器的試驗模型。90年代中期，英國、法國、比利時、德國、意大利等國家的70多名科學家研製成功世界上第一台光計算機，運算速度比電子計算機快1000倍。
光計算機的許多關鍵技術，如光存儲技術、光互連技術、光電子集成電路等，都已獲得了突破。但是，光計算機的技術還處在中級階段，不夠成熟，另外它的造價要比電子計算機昂貴，而電子計算機應用和發展還正在旺盛時期，因此，科學家們預計，光計算機進入實用階段還需一段時間。