利用光栅的衍射可以根据需要把光信号转换为电信号，光电编码器就是根据这个原理制造成的器件。光电编码器可以将位移、角度的变化转换成光电脉冲或数字信号。该器件目前被广泛应用于长度、速度、加速度、振动等的测量以及精密定位中。
根据产生脉冲的方式不同，光电编码器可以分为增量式、绝对式、混合式三种类型；
（1） 增量式编码器
增量式编码器的输出信号是A,B,Z三组方波脉冲。增量式编码器的组成结构和输出信号的波形如下图所示：
码盘上等间距刻录了辐射状透光缝隙，相邻两个透光缝隙之间为一个增量周期。检测光栅上刻有A,B两组与码盘相对应的透光缝隙，来达到通过或遮挡光源与光电检测器件之间的光线的目的。检测光栅上透光缝隙的间距和码盘上的间距相等，并且两组透光缝隙之间相差1/4间距，这样使得光电检测器件输出的信号在相位上相差90度的电度角。编码器工作时检测光栅不动，码盘随被测转轴转动，光线透过码盘和检测光栅上的透光缝隙照射到光电探测器件上，光电检测器件就输出两组近似于正弦波的电信号（相位相差90度）电信号经过电路的转换处理，即可得到被测轴的转角或速度信息。
增量式编码器结构简单、使用寿命长、受环境影响小、工作稳定。但它只能输出转轴的位置相对于前一个位置的增量，因此，实际工作时需要在一段区域内连续工作，不能中断。
（2） 绝对式编码器
绝对式编码器的实现形式与增量式有着本质的不同，它的输出为数字信号。其基本原理和组成结构如下图所示：
绝对式光电编码器的圆形码盘上有许多径向同心码道，每条码道相间排列着透光和不透光的扇形区域，相邻码道中外侧码道的扇区数目是内侧码道的扇区数目的两倍，码盘上的码道数目代表了码盘的二进制数码的位数。码盘的一侧是光源，另一侧是对应于每个码道的光敏元件。在码盘的不同位置，各个光敏元件受光照与否的不同，由此就可以根据光敏元件受光情况的不同转换成相对应的电平信号，并转换成二进制数。绝对式光电编码器的优点是不需要计数器，在转轴的任意位置都有一个与位置相应的固定数码，并且在断点的时候位置信息不会丢失。绝对式编码器通过这种圆盘上透光、不透光的线条图形编码表示不同的增量位置，通过读取码盘上的编码就可以检测绝对位置，从而克服了增量式编码器无法输出绝对位置的缺点。
（3） 混合式光电编码器
混合式光电编码器是在增量式光电编码器的基础上，增加了一组用于检测永磁伺服电机磁极位置的码道。它有两组输出信号：一组信号跟增量式编码器的输出信号相同；一组信号带有绝对信息功能，通常用于检测磁极位置。混合式光电编码器在工作时根据三相脉冲的高低电平关系来判断电机磁极的当前位置，根据增量式的部分精确检测位置值。从一定精度来说，混合式光电编码器输出的绝对值信息与磁极的位置相对应。混合式光电编码器被广泛应用于需要检测角度的装置和设备中，例如：数控机床、伺服传动、回转台、雷达、机器人等。