在第二階段，80 年代，光計算研究發展迅速，“光計算”這一術語被正式使用。隨著世界上第一個光電傳感器問世，越來越多的光計算器件得到研發。各國科學家提出了大量光計算技術，包括以模擬光計算代表的光學模式識別、邏輯光計算、光學神經網絡、光互連、光學全息存儲等。1990 年，美國 AT&T 貝爾實驗室宣布研制成功了一臺并行列陣運算的數字處理器。而人工智能技術的加速發展也為光計算注入了更多的發展動力。