电与光是信息领域最广为使用的传输媒介。电，作为传统与通用的传输介质，在各个信息系统中发挥着举足轻重的作用，但其却拥有一些不可避免的缺陷。而光，作为新的传输媒介，相比于电拥有很多优势。光目前正在一些特定领域逐渐取代电，例如通信系统等。但鉴于目前信息系统大多仍以电信号为主，所以一个系统必将同时处理光与电信息。我们常需要利用电对光进行调制，将信号加载在光上。电光效应正使得这成为可能。对光场的幅度，频率，相位等参数均可进行调制。
电光调制主要分为直接调制与外调制。
直接调制指电信号直接改变激光器的偏置电流，使输出激光强度随电信号而改变。优点是采用单一件，成本低廉，附件损耗小。缺点是调制频率受限，与激光器弛豫震荡有关，产生强的频率啁啾，限制传输距离，光波长随驱动电流而改变。适用于短距离低速率的传输系统。
外调制指调制信号作用于激光器外的调制器上，产生电光热光和声光物理效应，从而使通过调制器的激光器的光参量随信号而改变。优点是不干扰激光器工作，波长稳定，可对信号实现多种编码格式，高速率。缺点增加了外光学器件，成本增加，增加了线路损耗。

之前的文章中我们曾介绍过电光效应的基本原理，这次我们主要谈谈基于电光效应的电光调制技术。
我们知道，我们可以改变外加电场，控制晶体的折射率，进而改变相位，从而实现光调制。如果外电场与光传播方向相同，这种调制器叫纵向电光调制器；若外电场与光传播方向垂直，这种调制器叫横向电光调制器。这里我们考虑与讨论横向向电光调制器。
根据之前讲的KDP晶体的泡克尔斯效应（在强电场下由单轴晶体变为双轴晶体，折射率之差与电场强度一次方成正比。），线偏振光进入长度为d的晶体后，沿x与y轴的光矢量将有一个固定的相位差：

称为电光系数， 为 KDP晶体的o折射率。
这两束具有一定相位差的线偏振光合成椭圆偏振光，此时从检偏器透射出来的光强为：

如果把电信号加在晶体上，输出光强信号将随信号而变化，完成信号的调制。我们用作图的办法说明光强随电压信号变化的情况。如下图所示，由于调制器工作于透射率曲线的非线性区域，故输出的光信号失真，又由于透射率曲线是y轴对称的，所以输出的光信号是外加电压信号的2倍。为了使输出信号更好反映电信号，调制器必须工作于透射率曲线的线性部分，即在 附近。为此我们需要在LDP晶体前放置一个1/4波片，则正交的2个光矢量将产生 的位向差从而工作于线性部分。

通常我们使用横向电光效应，我们能独立减小晶体厚度与长度，从而增加电场强度与引起更多相位变化。
目前最为常用的电光效应调制器是马赫-曾德尔（M-Z）幅度调制器。它由在LiNbO3晶体表面用钛扩散波导构成，属于干涉型调制器，如下图所示。这种调制器使用两个频率相同，但相位不同的偏振光波进行干涉。外加电压引入相位的变化，可以转化为幅度的变化。在下图表示的由两个y型波导构成的结构中，理想情况下，输入光功率在c点平均分配到两个分支传输，在输出端d干涉，所以该结构扮演着一个干涉仪的作用,其输出幅度与两个分支光通道的相位差有关。两个理想的背对背相位调制器，在外电场的作用下，能够改变两个分支中待调制传输光的相位,从而改变输出光强。如下图所示，由于加在两个分支中的电场方向相反，所以在两个分支中的折射率和相位变化也相反。例如落在a分支中，引入 的相位变化，那么在b分支则产生 的相位变化,因此ab分支将引入 的相位的变化。该电压可以使调制器状态实现由开到关的切换，可用于光开关。当调制电压引起a,b两臂0- 的相位变化时，输出光强将随调制电压而变化，所以加到调制器上的电比特流在调制器输出端产生了波形相同的光比特流。

封装后的商用LiNbO3调制器模块：

补充：

参考文献：
1.《物理光学》第四版，梁铨廷，电子工业出版社
2.《光子学与光电子学》，原荣，邱琪，机械工业出版社