生物医学光子学是在组织光学这一理论基础上发展起来的光医学和光生物学。组织光学可以理解为是关于光辐射与生物组织体相互作用的学问，它的基本研究方面首先包括研究光辐射能量在一定条件下在组织体内的分布，其次是发展在体组织光学的测量方法。一般生物医学光子学的研究和应用中所接收到的光信号是非常微弱的，所以如何实现弱光检测是应用于生物医学光子学的检测系统所必然要涉及的一个重要问题。 一般使用光子计数方法来实现微弱光的检测，光子计数方法利用弱光照射下光子探测器输出电信号自然离散的特点，采用脉冲甄别技术和数字计数技术把极其弱的信号识别并提取出来。目前组织光学测量系统根据所使用的光源的不同，可分为连续光测量系统，时间分辨测量系统和频域测量系统。本文基于可编程逻辑技术设计了三个光子计数器，其中八通道可调门宽计数器可应用于连续光测量系统，它能用于新生儿大脑血液动力学研究和新陈代谢过程监视和脑功能成像；并行门控计数器和多通道光子计数分析仪可应用于时间分辨测量系统，它们能用于测量长寿命的荧光-磷光衰减信号的荧光强度和寿命等荧光特性参数。 八通道门宽可调计数器的可调门宽使它能适用于不同时间分辨和信噪比的应用场合。每个计数通道都由双计数器组成，双计数器交替计数可以实现对输入脉冲信号的全程纪录，通过USB通信机制和循环存储器可以实时地把测量数据传回计算机，实现人体信息的实时监测。 并行门控计数器的采样窗口门宽和多通道光子计数分析仪的通道门宽都大范围可调，使它们能应用于不同寿命的荧光-磷光衰减信号测量。用单组分对数方法和多组分Prony方法对计数器的测量结果进行处理，可以得到被测荧光-磷光的寿命，该荧光特性参数与生物体内的生化反应过程及其环境特征有关。