光電子學是一門結合光學和電子學的科學技術，專注於光子和電子的相互作用以及它們在信息處理和能量轉換中的應用。
光電子學涉及將光輻射（如可見光、紅外線、紫外線等）轉換成電信號或能量，並進行處理或傳輸的過程，同時也包括將電信號轉換成光信號或光圖像的技術。光電子學在基礎理論研究方面涵蓋了光學、電子學、計算機技術等多箇領域，並在實際應用中廣泛用於信息、能源、材料、航空航天、生命科學和環境科學等領域。
光電子學的研究內容包括光子的產生、傳輸、控制和探測，以及光電子器件的設計和應用，例如發光設備（如LED和激光器）和光檢測設備（如光電二極管和光電晶體管）等。此外，光電子學還涉及光學諧振腔、高斯光束、導波光學、光子光學、激光器機理、半導體的光電特性、光的調製和非線性光學等高級技術領域。