Как отладить устройство?
1. Режимов работы светодиода - всего два: генераторный (прямое включение, и диод генерирует электроэнергию, т.е. является маленьким солнечным элементом) и диодный (запирающее включение, и от интенсивности света зависит величина обратного тока диода). В вашем случае используется диодный режим. Но если диод перевернуть, то он станет генератором, и это очень похоже, на то, что у вас.
2. Присмотритесь к первому ОУ. Когда современный ОУ находится в линейном режиме, то напряжение между его дифференциальными входами - микровольты. Значит, если на одном входе 3,2 вольт, то и на другом должно быть почти столько же. Если напряжения там сильно отличаются, то выход уйдёт в насыщение (почти плюс или почти минус питания, в зависимости от полярности на входах) и перестанет реагировать на состояние входов.  Так что проверьте, что в этот момент у него на выходе.
К чему такой дикий overengineering (U1A, U1B), если LOG104 нативно работает с фотодиодами в фотодиодном режиме? См. figure 1 и 9 в документации на него.
Зачем никчёмный аттенюатор U2B? Просто надо выбрать по формулам, чтобы расчётные уровни фототока давали на выходе U3 уровни, входящие в рабочий диапазон ПНЧ U4.
C6-C7 - с каким диэлектриком? Не дерьмо-ли типа Y5V/Z5U? Я бы поставил плёночный или, на худой конец, уменьшил бы ёмкость пропорциональным увеличением R7 и взял C0G/NP0.

Ну и про ошибку в полярности фотодиода - уже сказали.

P.S. Судя по "лесенке" умножителей - будете пытать APD со сцинтиллятором?