在过去，光谱信号的处理基本都依赖于使用光谱分析仪和电子计算机的传统方法，即先用光谱分析仪测量光谱，然后用电子计算机处理光谱数据。传统方法的缺陷在于：光谱信号的处理速度受限于光谱数据的采集速度以及电子计算机的运算速度。光计算独辟蹊径，根据光学元件对于光信号的固有特性，将光谱信号的处理融入于光在光路的传输过程中。换句话说，光在光计算光路中传输的过程就是针对光谱数据运算的过程。光计算使用光学方法对数据做运算，是突破电子计算速度瓶颈的有力手段，在大数据流处理方面具有天然优势。光计算的具体优势如下：①低延迟；②高容量；③并行性；④低能耗、低发热；⑤可全光运算。

张晓在光计算方面的主要工作总结如下：

①提出了针对光谱信号高速处理的光计算方法和技术
②以10MHz的超高速度实现了针对光谱信号的高速处理，包括：分数阶/整数阶积分、微分、Hilbert变换、Fourier变换等
③将光计算技术应用于光学相干层析成像（OCT）中，达到国际领先的10MHz线扫描速度
④提出了基于光计算的快速光谱测量方法，达到了1Mhz的速度

典型光计算光路如下：