1．辐射源和传输介质
通常辐射源可以分为天然光源和人造光源两种。地面辐射、大气辐射、宇宙辐射以及由自然光照明的物体或背景属于天然光源，其余统称为人造光源。光电系统的每个零件或组件，如物镜、保护玻璃、挡板，也发射出一定的辐射，称为仪器辐射。在辐射源和系统之间总是存在着某些介质，因此会引起辐射传输的衰减。随着光电系统作用距离的增加，对大气、海水等介质的光学传输特性研究就显得更加重要。
2．光学系统
一种或几种光学零部件按某种要求组合而成的系统，称为光学系统。光学系统的作用有两个：一个是尽可能多地收集所到达的辐射，并以最小的损失投射到探测器上；另一个是对进入的辐射进行光学滤波，以提高光学信号的信噪比。光学滤波分为光谱滤波和空间滤波两种，光谱滤波是利用各种滤光器或光学薄膜来达到滤波目的，空间滤波则利用各种空间达到滤波目的的。典型的光学成像系统主要有望远系统、显微系统、摄影系统、照明制版和投影系统等，还有作为仪器一部分的照明光学系统。
3．光电探测器
光电探测器是光电系统的关键部件，其作用是把光能转换成电能。
光电探测器输出的信号一般都比较弱，必须经放大后才能进行后续处理。光电系统中通常采用交流放大器，因为光学信号通常经过机械、光学或电学方法调制。光电探测器接收的光辐射可能是正弦信号，也可能是脉冲信号，通常是经过幅值、相位或频率调制的。
在光电探测器和放大器之间的匹配电路，主要用于实现两者之间的阻抗匹配，获得必要的通带宽度和响应速度。
放大器的输出信号中包含有被测物体的信息和噪声，为了从中取出有用的信息，常在放大器后连接着各种线性和非线性电路，如滤波电路、整形电路、鉴频或鉴相电路、A／D或D／A转换电路，以及实现各种所需功能的解调电路。
