光子计数器捕获微量的光并分析光子的数量和能量。

光同时具有波动性和粒子性。当光量极小时，可以使用探测器探测单个光子。一次可以捕获一个光子的探测器称为单光子探测器。光子计数器处理从该单光子探测器发送的信号。

单光子探测器和光子计数器之间需要一个放大器来放大信号。有些放大器是独立的，有些放大器内置于探测器中，还有一些放大器内置于光子计数器中。

当光子撞击探测器时，探测器会发出脉冲状信号。光子计数器使用通过放大器放大该脉冲信号而获得的信号来测量光子。

每单位时间计数的信号数就是光子数，或光的强度。此外，信号的大小代表光子具有的能量的大小。