ثنائي ضوئي شلالي (بالإنجليزية: avalanche photodiode أو single-photon avalanche diode) أو ثنائي شلالي لفوتون واحد هو مجس حساس للضوء من نوع وصلة بي إن ترانزستور. عند امتصاص الجزء الحساس منه لشعاع ضوء فوتون تنتج فيه شحنة كهربائية تشتد كثيرا كالشلال، وتنتج نبضة كهربائية محسوسة يمكن تسجيلها. يستطيع ثنائي الضوئي الشلالي «رؤية» شعاع ضعيف، أما الثنائي الشلالي لفوتون واحد فهو مصمم لتسجيل فوتون واحد. وهو يستطيع أيضا تسجيل زمن سقوط الشعاع عليه خلال 20 بيكو ثانية. يوجد من المجس الضوئي نوعان: SPAD وهو يستطيع تسجيل فوتونا واحدا، و APD الحساس لعدة فوتونات أي له حساسية لشعاع ضوئي ضعيف.
كلا النوعان تتحرر فيه شحنة كهربائية بسبب امتصاصة لطاقة فوتون، قم تتضاعف فيه الشحنة الكهربائية الأولية في شكل شلال مؤدية إلى نبضة كهربائية يمكن لجهاز إلكتروني تسجيلها وعدها. وبينما يعمل النوعان بطريقة «الجهد معكوس الانحياز» فإن نوع الثنائي الضوئي لفوتون واحد SPAD يختلف على الثنائي الضوئي الشلالي في كون جهده المعكوس الانحياز يكون أعلى من جهد الانهيار. ويسمى هذا النمط للتشغيل «نمط غايغر» إشارة إلى عداد غايغر.