So oder so wirst Du mit einem OK ein Analogsignal nur sehr bedingt übertragen können. Erstmal gewöhn Dich bitte an die Vorstellung, dass ein OK nicht die Spannung, sondern den Strom überträgt. Du musst also zB dafür sorgen, dass durch die LED ein Strom von 1..10mA fliesst. Dann schaltest Du dem Transistor einen Arbeitswiderstand in Reihe von zB 1k und hättest dann theoretisch eine Spannung von 1..10B, sofern das CTR des OK 100% beträgt. Nur leider sind die Dinger a) nicht linear, b) das CTR starken Schwankungen unterworfen ist. Es gibt OK mit zwei Fototransistoren, so dass man einen für das Ausgangssignal, den anderen zum Schliessen eines Regelkreises um die LED benutzen kann (IL300 zB).
Dir würde ich raten, mit dem OK das PWM-Signal galvanisch zu trennen und den Tiefpass hinter den OK zu setzen, so muss er nur ein digitales Signal schalten und Du hast die o.g. Probleme nicht.