电光(EO)调制器设计用于调制通过它们传播的电磁辐射(光)的相位或强度(振幅)。它们可用于激光的Q开关和锁模、产生光学脉冲、产生边带以及其它应用。电光调制器利用普克尔斯效应，这是一种线性(到一阶)电光现象，也就是说，某些晶体产生的双折射和施加在晶体上电场(电压)振幅成比例。双折射晶体对偏振方向平行于晶体光轴的光的提供一个折射率(n||) ，对偏振方向垂直于光轴的光提供一个不同的折射率(n⊥)。对于电光调制器中使用的晶体，光轴平行于所施电场的方向。

一般地，通过介质的光程(OPL)是通过介质的几何路径长度与介质折射率(nr)的乘积。双折射晶体的折射率以及通过晶体的OPL由相对晶体光轴的偏振方向决定。通过介质的OPL与光通过介质累积的相位直接相关。当普克尔斯效应条件满足时，可以通过调制施加电压来调制光通过晶体传播累积的相位(相位差)。晶体越长，相位差越大，而OPL和累积相位差都和光波长相关。电光调制器正是利用晶体折射率随施加电压信号变化而变化这个特性。

电光相位调制器

电光相位调制器使光产生受电压控制的相位差，但不影响偏振方向。图1展示了能够达到这个目的的一种配置：输入线偏振光，偏振方向和晶体光轴对齐。如上所述，光轴(与z轴平行)由电场方向决定。光传播积累的相位取决于光波长、晶体几何宽度(沿平行于传播方向的y轴测量)和光轴折射率n||。通过调制n||来控制光的相位调制；n⊥值不相关。图3中通过表格列出并通过曲线绘出了相位差和施加电压(以Vπ表达)的关系。在曲线上，X对应于曲线上方表格列出的数值。Vπ称作半波电压，定义为输出相位改变π所需的电压。

电光振幅调制器

图2展示了一个电光振幅调制器示例。在这种配置中，入射光为相对光轴成45°的线偏振光，而光轴还是由电场方向决定。在这种情况下，入射光可以看成两束相等振幅且正交偏振分量的和：一束偏振方向平行于光轴(沿z轴)的光和一束偏振方向垂直于光轴(沿x轴)的光。由于晶体的双折射，这两个分量在通过晶体时累积的相位不同；偏振平行于光轴的光的OPL取决于n||，偏振垂直于光轴的光的OPL取决于n⊥。随着施加电压的变化，晶体两折射率之差随之变化；因此，两分量之间的相对相位差也随之变化。

晶体输出端总电磁场偏振(分量之和)将随两分量的同相和异相而变化。当两分量相位相同或者相差180°时，晶体输出端的光束是线偏振，如果相位差为π/2，则是圆偏振，其它情况都是椭圆偏振。从45°偏振片透过的光振幅与入射光的偏振方向相关；调制施加电压时也将调制输出光束的强度。从偏振片和电光调制器透过的光是线偏振，并且偏振方向和偏振片透射轴平行。

图4中列出的数据展示施加电压对晶体输出处总光场的相位差和偏振的影响。曲线显示偏振片透过光振幅在2Vπ调制范围内和施加电压的函数关系。曲线上X对应表格中列的数值。对于图2所示的配置，电压必须从0 V变化到Vπ(或者从-Vπ到0 V)，才能完全调制入射光振幅；为了得到最大值和最小值，调制器必须通过0 V和+Vπ或-Vπ。在装置中加入一个四分之一波片时可以修改这个限制(请看实验观测标签)。

电光调制器的驱动

电光调制器可以配置使施加电压方向与光传播方向垂直，如图1和图2所示，或者也可以使电压与光传播方向平行。以横向施加电压的一个优势，即这些图中所示的，在于光不是必须通过电极的。这样一般能够使调制器达到更高的透过率，并且可以使用对工作波长不透明的电极材料。另外，在横向配置中，OPL与施加电场和晶体长度的乘积成比例。

驱动自由空间电光调制器通常使用可调高压电源，比如高压放大器配合函数发生器可以提供数百伏电压。如概述标签中的曲线所示，驱动电光调制器的电压随着被调制光波长的变大而变大。因此，在较长波长处，实现光信号的全调制所需的电压可能会超出高压电源的电压输出范围。例如，HVA200高压放大器范围是±200 V，非常适合驱动光波长分别约小于610和900 nm的EO-AM-NR和EO-PM-NR宽带电光调制器。在更长的波长处，这个放大器无法为光信号的完整调制提供电压。但是，HVA200和EO-AM-NR等电光振幅调制器一起使用时，在调制器前放置一个四分之一波片可以扩大HVA200的可用电压范围。

光纤耦合电光调制器对驱动电压的要求通常比自由空间电光调制器低很多。在很多情况下，光纤耦合调制器的半波电压在4 V量级，驱动困难在于找到能够产生足够高的调制频率，以此满足应用需求。这里描述了一种围绕函数发生器和放大器搭建的基础装置，成功用于驱动高达1 GHz的光纤耦合电光相位调制器。

图4: 电光振幅调制器输出与施加电压(Vπ)的函数关系，

曲线上的X对应于上方表格每列中的条件。