电光调制器
电光调制器
电光调制器简介电光调制器（Electro-Optic Modulator，EOM）是一种利用外加电场改变光的折射率而实现光信号调制的器件。
其主要应用于光通信、光纤传感和光学仪器中。
本文将介绍电光调制器的工作原理、分类、应用以及未来发展方向。
工作原理电光调制器利用光学材料的Pockels效应实现调制光信号的功能。
Pockels效应是指在某些晶体中，当施加外加电场时，晶体的折射率发生变化。
其基本原理是通过施加电场，改变光传输介质中的折射率，从而实现光信号的调制。
一般而言，电光调制器由电光晶体和电极两部分组成。
电光晶体通常选用具有Pockels效应的非线性晶体，如锂铌酸锂（LiNbO3）、锂钼酸锂（LiMoO3）等。
当电压施加到电光晶体上时，电场会改变晶体中的分子极化状态，从而改变光的传播速度和方向，从而实现对光信号的调制。
分类根据工作原理和结构的不同，电光调制器可以分为以下几类：平面型电光调制器平面型电光调制器是一种常见的电光调制器。
其结构由一个电光晶体块和两个电极构成。
光信号通过电光晶体传播时，施加在电极上的电场会改变光的折射率，从而实现对光信号的调制。
波导型电光调制器波导型电光调制器是基于光波导结构的一种调制器。
其结构由光波导和电极构成。
光信号通过光波导传播时，在电极的作用下，调制电场会改变光波导中的折射率，从而实现对光信号的调制。
由于电场仅在波导中传播，波导型电光调制器具有较高的调制速度和较低的驱动电压。
光纤型电光调制器光纤型电光调制器是将电光晶体直接集成在光纤中的一种调制器。
其结构由光纤和电光晶体构成。
光信号在光纤中传播时，施加在电光晶体上的电场会改变光纤中的折射率，从而实现对光信号的调制。
光纤型电光调制器具有体积小、集成度高的特点。
应用电光调制器作为光通信、光纤传感和光学仪器中的关键设备，具有广泛的应用。
光通信电光调制器在光通信系统中用于调制和解调光信号。
其高速调制特性使其成为光纤通信中的关键器件。
电光调制器PPT幻灯片课件
电光调制
半波电压：是指调制器从关态到开态的驱动电压。 调制带宽：强度调制的调制带宽反映了器件工作的频率范围，它
的定义是调制深度落到其最大值的50%所对应的上下两频率之差。 调制带宽是量度调制器所能使光载波携带信息容量的主要参数。 特性阻抗：要获得好的特性阻抗就要减小电极和波导材料的电容。 透过率：调制器的输出光与输入光之比称为透过率。 消光比：消光比是衡量电光开关性能的指标。消光比越大越好， 因为切断时通过的光越小，切开效果越好。 插入损耗：插入损耗是反映调制器插入光路引起光功率损耗程度 的参数。对于外部调制器而言，必须保证器件的插入损耗最小。 品质因数：即驱动电压与电极长度的乘积。
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电光效应
利用泡克耳斯电光效应实现电光调制可以分为两种情况： 一是施加在晶体上的电场在空间上基本是均匀的。但在
时间上是变化的。当一束光通过晶体之后，可以使一个随 时间变化的电信号转换成光信号，由光波的强度或相位变 化来体现要传递的信息，这种情况主要应用于光通信、光 开关等领域。 一种是施加在晶体上的电场在空间上有一定的分布， 形成电场图像，即随X和y坐标变化的强度透过率或相位分 布，但在时间上不变或者缓慢变化，从而对通过的光波进 行调制。
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电光效应
电光调制的物理基础：电光效应 电光效应：当把电压加到电光晶体上时，电光晶体的折射率将
发生变化，结果引起通过该晶体的光波特性的变化，实现对光 信号的相位、幅度、强度以及偏振状态的调制。 电光效应包括克尔效应和泡克耳斯效应。 外加电场时晶体的折射率是电场E的函数，可表示为
n n0 aE bE2 ... 或 n n n0 aE bE 2 ...
折射率椭球方程可以描述光波在晶体 中的传播特性。
电光调制器强度调制器相位调制器EOM原理课件
应用领域与优势
应用领域
相位调制器广泛应用于光纤通信、光学传感、光学测量 等领域。
优势
相位调制器具有调制速度快、调制效率高、易于集成等 优点。
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电光调制器强度调制器相位调制器EOM 比较
工作原理比较
电光调制器 (EOM)
通过施加电场改变晶体的折射率，从而实现 光的调制。
强度调制器 (IM)
通过改变光的传输损耗或反射系数，实现对 光强的控制。
类型与分类
类型
电光调制器可分为泡克耳斯调制器和 双折射调制器等。
分类
根据调制方式的不同，电光调制器可 分为单级调制器和双级调制器等。
应用领域与优势
应用领域
强度调制器广泛应用于光纤通信、光信息处理、光谱分析等 领域。
优势
电光调制器具有调制速度快、调制效率高、稳定性好等优点 ，能够实现高速、高精度、高稳定性的光信号调制。
特性。
IM
结构简单、易于集成、低成本； 但调制速度相对较慢，且带宽受限 。
PM
调制速度高、带宽大、易于实现高 精度相位编码；但插入损耗较大， 且对温度和波长敏感。
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电光调制器强度调制器相位调制器EOM 发展前景
技术发展趋势
集成化与小型化
随着微纳加工技术的发展，电光调制器将趋向于集成化和微型化， 以提高稳定性和降低成本。
相位调制器 (PM)
通过改变光的相位，实现对光束相位的控制 。
应用领域比较
EOM
主要用于高速光通信、光信号处理和光传感等领 域。
IM
广泛应用于光开关、光限幅器和光放大器等器件 。
PM
适用于光学干涉、光学相位编码和光学相干检测 等领域。
优缺点比较
电光调制器强度调制器相位调制器EOM原理
电光调制器强度调制器相位调制器EOM原理电光调制器（Electro-Optic Modulator，EOM）是一种能够通过改变光波的相位或强度来调制光信号的器件。
它在光通信、光纤传感、光学成像等领域有广泛的应用。
本文将详细介绍电光调制器的工作原理、分类及应用。
一、工作原理在电光调制器中，材料通常选择具有非中心对称晶体结构的材料，例如锂钌酸铋（LiNbO3）。
当施加电场时，锂钌酸铋晶体的晶格结构发生变化，进而引起折射率的变化，从而改变光波的相位或强度。
二、分类根据光波的调制方式，电光调制器可以分为强度调制器和相位调制器。
1. 强度调制器（Intensity Modulator）强度调制器通过改变光波的强度来调制光信号。
最简单的强度调制器是电吸收调制器（Electro-Absorption Modulator，EAM），它基于材料的电吸收效应。
当施加电场时，电吸收调制器中的吸收边沿会产生位移，从而改变光的吸收量。
通过调控电场的强弱，可以实现对光的强度的调制。
2. 相位调制器（Phase Modulator）相位调制器通过改变光波的相位来调制光信号。
最常见的相位调制器是Pockels单元，它基于Pockels效应。
当施加电场时，Pockels单元中的晶格结构发生变化，进而引起折射率的变化。
调节电场的强弱，可以改变光波的相位。
除了强度调制器和相位调制器，还有一种常见的电光调制器是所谓的“In-phase/Quadrature-phase调制器”（IQ Modulator），它可以同时调制光波的强度和相位。
三、应用在光通信系统中，电光调制器通常用于实现光信号的调制和解调。
例如，将电信号转换为相应的光信号进行传输，或者将光信号转换为电信号进行处理。
在光纤传感系统中，电光调制器可用于光纤传感器的光信号调制，以实现对物理量的测量。
例如，通过改变光波的相位或强度，可以实现对应变光纤传感器的灵敏度控制。
在光学成像系统中，电光调制器常用于实现高速和高分辨率的图像采集。
电光调制器
电光调制器的原理要用激光作为传递信息的工具,首先要解决如何将传输信号加到激光辐射上去的问题,我们把信息加载于激光辐射的过程称为激光调制,把完成这一过程的装置称为激光调制器.由已调制的激光辐射还原出所加载信息的过程则称为解调.因为激光实际上只起到了"携带"低频信号的作用,所以称为载波,而起控制作用的低频信号是我们所需要的,称为调制信号,被调制的载波称为已调波或调制光.按调制的性质而言,激光调制与无线电波调制相类似,可以采用连续的调幅,调频,调相以及脉冲调制等形式,但激光调制多采用强度调制.强度调制是根据光载波电场振幅的平方比例于调制信号,使输出的激光辐射的强度按照调制信号的规律变化.激光调制之所以常采用强度调制形式,主要是因为光接收器一般都是直接地响应其所接受的光强度变化的缘故.激光调制的方法很多,如机械调制,电光调制,声光调制,磁光调制和电源调制等.其中电光调制器开关速度快,结构简单.因此,在激光调制技术及混合型光学双稳器件等方面有广泛的应用.电光调制根据所施加的电场方向的不同,可分为纵向电光调制和横向电光调制.利用纵向电光效应的调制,叫做纵向电光调制,利用横向电光效应的调制,叫做横向电光调制编辑本段电光调制器的应用在电通信系统中,原始率数字信号电平的峰－峰值只有0.8V。
因为数据率大于2.5Gb/s的铌酸锂调制器的半波电压（Vp）较高，故都需要用驱动器来推动调制器。
驱动器不仅要有很宽的工作频带，并且要能提供足够大的微波输出功率。
例如：对于10Gb/s、Vp＝5.5V的调制器，需要驱动器具有75KHz 到8GHz的工作频带及20dBm（100mW）的1dB输出功率。
制作率的驱动器是非常困难的，因此制作具有低Vp的调制器是很受欢迎的。
当然，也要求调制器有良好的其他性能，如低的光插入损耗、大的消光比、小的光反射损耗、弱的电反射损耗和合适的啁啾（chirp）参量。
电光调制器有很多用途。
电光调制器的适用介绍
电光调制器的适用介绍1. 什么是电光调制器？电光调制器是一种光电器件，用于在电信系统中调制光信号，是光通信中非常重要的设备。
通常被用来调制激光光波以传输信息。
2. 电光调制器的适用领域电光调制器被广泛应用于许多不同的领域，这里介绍其中三个主要的应用领域：2.1 光通信电光调制器在光通信中有很重要的作用。
在光纤通信中，以激光发射出去的光波需要在传输前被调制，以传输数据和信息。
电光调制器将电信号转化为光信号，再将其调制，以传输信息。
在这个过程中，光信号的强度、频率和相位都将被调制。
2.2 激光雷达激光雷达是利用激光进行距离测量的系统，其中电光调制器被用于调制发射信号。
调制后的激光光束被发射并击中目标，被反射回来并接收。
再次使用电光调制器以便接收和处理反射信号。
2.3 医疗电光调制器在医疗领域中也有着广泛的应用。
例如，在眼科手术中，使用激光进行治疗，就需要先经过电光调制器进行调制和控制激光的强度、频率和相位等参数。
3. 电光调制器的优势电光调制器有着许多优势，这里列举其中的几个：3.1 速度电光调制器可以在纳秒级的速度下进行快速的光强调制和相位调制，这使它成为高速通信中的关键器件。
比如，现代的光通信和激光雷达都需要迅速的信号调制。
电光调制器可以在信号的传输过程中迅速的调整光信号，从而提高接收和传输的效率。
3.2 稳定性电光调制器的性能非常稳定，可以用于各种不同的环境和场合。
这也保证了其在医疗领域中的应用效果，如在激光治疗过程中的精确控制等。
3.3 尺寸电光调制器通常比其他调制器更小巧、轻便。
这使它成为各种设备的理想选择，尤其是那些需要单个或多个光信号的设备，例如光通信或激光雷达装置。
4. 总结电光调制器在通信、雷达和医疗领域中都可以发挥重要作用。
此外，其具有速度快、稳定性好和体积小等优点，这使它成为各种设备的理想选择。
然而，随着技术的不断发展，电光调制器的性能还将不断改进和进一步完善。
电光调制器的适用如何
电光调制器的适用如何
1.光通信系统：电光调制器是光纤通信系统中的关键器件之一、在光
纤通信中，光信号需要经过电调和光调过程，电光调制器扮演着将电信号
转化为光信号的重要角色。
它能够将电信号转化为高速光信号，并根据电
信号的特性进行调制，实现高速、稳定的光信号传输。
2.光网络系统：电光调制器在光网络系统中也有着广泛的应用。
以光
纤光网络为例，电光调制器可以将电信号转化为光信号，并将其传输到目
标节点。
这种方式能够实现远距离、高速、大容量的光信号传输，提高光
网络的传输效率和传输能力。
3.光测量仪器：电光调制器也被广泛应用于光学测量领域中。
利用电
光调制器可以将光信号进行调制，并通过测量其调制后的特性来分析光信
号的各种参数。
这种方式可以应用于光电子学实验中的光功率测量、光频
率测量、光相位测量等。
4.光传感系统：电光调制器还可用于光传感系统中。
例如，将电光调
制器安装在光纤传感器中，可以实现对光信号的远距离传输和调制。
这种
方式可以扩展光传感系统的传感范围和传感能力，提高传感器的性能和灵
敏度。
总之，电光调制器广泛应用于光通信系统、光网络系统、光测量仪器、光传感系统等领域。
它能够将电信号转化为光信号，并通过调制光信号的
方式控制其特性，实现高速、稳定的光信号传输和处理。
电光调制器原理
电光调制器原理电光调制器是一种能够将电信号转换为光信号的重要光电器件，其原理是利用外加电场的作用来改变光的折射率，从而实现对光信号的调制。
电光调制器在光通信、光传感、光存储等领域具有广泛的应用，下面将详细介绍电光调制器的原理及其工作过程。
电光调制器主要由电光材料、电极和光波导构成。
电光材料是电光调制器的关键部件，其具有在外加电场作用下改变折射率的特性。
电极则是为了施加外加电场，而光波导则是用来传输光信号。
当外加电场施加到电光材料上时，电光材料的折射率发生变化，从而改变光的传播速度和相位，实现对光信号的调制。
电光调制器的工作原理可以通过三种方式来实现，直接调制、间接调制和外调制。
直接调制是指直接在光波导中施加电场，通过改变光的折射率来实现光信号的调制。
间接调制是指利用电光材料的特性，将光信号和调制信号通过耦合器耦合在一起，通过调制信号改变光的折射率，从而实现光信号的调制。
外调制是指将光信号和调制信号分开传输，通过外部器件将调制信号转换为电场，再作用于电光材料，实现光信号的调制。
电光调制器的工作过程可以简单描述为，首先，将光信号输入到光波导中，然后施加外加电场到电光材料上，通过改变折射率来调制光信号，最后通过光波导输出调制后的光信号。
在实际应用中，电光调制器通常与其他光学器件结合使用，如激光器、光放大器、光滤波器等，以实现更复杂的光通信系统。
电光调制器的性能参数包括调制带宽、调制深度、驱动电压、插入损耗等。
调制带宽是指电光调制器能够支持的最高调制频率，调制深度是指调制信号对光信号的影响程度，驱动电压是施加到电光材料上的电压大小，插入损耗是指光信号在通过电光调制器时的损耗程度。
这些性能参数直接影响着电光调制器在实际应用中的性能和效果。
总之，电光调制器作为光通信领域的重要器件，其原理和工作过程至关重要。
通过对电光调制器原理的深入了解，可以更好地应用和优化电光调制器，推动光通信技术的发展和应用。
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第三章电光调制器内容•电光调制的基本原理•铌酸锂（LiNbO3）电光调制器•半导体电吸收调制器（EAM）电光调制电光调制：将电信息加载到光载波上，使光参量随着电参量的改变而改变。
光波作为信息的载波。
强度调制的方式作为信息载体的光载波是一种电磁场：()()0cos E t eA t ωφ=+r r 对光场的幅度、频率、相位等参数，均可进行调制。
在模拟信号的调制中称为AM 、FM 和PM ；在数字信号的调制中称为ASK 、FSK 和PSK 。
调制器：将连续的光波转换为光信号，使光信号随电信号的变化而变化。
性能优良的调制器必须具备：高消光比、大带宽、低啁啾、低的偏置电压。
电光调制的主要方式直接调制：电信号直接改变半导体激光器的偏置电流，使输出激光强度随电信号而改变。
优点：采用单一器件成本低廉附件损耗小缺点：调制频率受限，与激光器弛豫振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光脉冲前沿、后沿产生大的波长漂移适用于短距离、低速率的传输系统电光调制的主要方式外调制：调制信号作用于激光器外的调制器上，产生电光、热光或声光等物理效应，从而使通过调制器的激光束的光参量随信号而改变。
优点：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、大的消光比低啁啾、低的调制信号劣化缺点：额外增加了光学器件、成本增加增加了光纤线路的损耗目前主要的外调制器种类有：电光调制器、电吸收调制器调制器调制器连续光源光传输NRZ 调制格式其他调制格式: •相位调制•偏振调制•相位与强度调制想结合光传输RZ 调制格式脉冲光源电光调制折射率的改变通过电介质晶体Pockels 效应和半导体材料中的电光效应光吸收的改变通过半导体材料中的Franz-Keldysh效应量子阱半导体材料中的量子限制的Stark 效应光与物质相互作用相位调制偏振调制(双折射材料)强度调制强度调制通过-干涉仪结构-定向耦合光在晶体中的传播－电光效应在光与物质相互作用中，电场强度（E）与电极化矢量（P）的关系。
在各向同性的介质中，P与E同向：在各向异性的介质中，P与E一般不同向：光在晶体中的传播－电光效应光在晶体中的传播－电光效应光在晶体中的传播－电光效应光在晶体中的传播－电光效应光在晶体中的传播－电光效应光在晶体中的传播－电光效应泡克耳斯效应（Pockels effect）：某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化的现象为电光效应。
折射率与所加电场强度的一次方成正比改变的为Pockels效应或线性电光效应，1893年由德国物理学家泡克耳斯发现。
光在晶体中的传播－电光效应光在晶体中的传播－电光效应光在晶体中的传播－电光效应光在晶体中的传播－电光效应光在晶体中的传播－电光效应电光系数•当外加直流电场时，晶体折射率的改变可表示为：•18个矩阵元描述了晶体的电光特性•仅有少数的矩阵元不为零，取决于晶体点群的对称性•对于GaAs和InP，属于43m点群，仅需要参数r41就可描述电光特性•对于LiNbO3晶体，需用3个参量来进行描述。
LiNbO 3晶体特性•主要参数–高的电光参数–在光通信窗口，高的透明特性–高T C–机械与化学的稳定性–加工的兼容性•LiNbO 3和GaAs的矩阵元：•非零矩阵元的数值与光波长密切相关•对GaAs波长为900nm 时，r41=1.1pm/V，波长接近1300nm ，增加至1.43pm/V。
•对InP波长为1060nm 时，r41=1.45pm/V，波长接近1300nm ，降低至1. 3pm/V。
电光系数•LiNbO3光波导通常用来制作调制器•LiNbO3的电光响应受四个参数所支配•在1500nm处，•电场的作用沿着晶轴Z向，应选择r 33•折射率沿着Z轴的变化为：•当•当调制器的长度为L时，光相位变化为：•采用Mach－Zehnder结构，将相位调制转化为幅度调制。
电光波导调制器•相位调制器：合适长度的单一光波导•幅度调制器：双波导的MZ 结构•重要的设计参数V π：产生π相移的作用电压•由折射率变化决定电极间隔•Г为光场与电场的重叠因子，一般取0.5LiNbO 3调制器•对于3dB 耦合器，传输的光功率可表示为：•是由直流偏置，产生的相移•常数K 表示调制效率•当时，可实现接近的线性响应：•调制器的插入损耗与消光比定义为：•目前LiNbO3调制器的消光比可达20dB ，插入损耗小于5dB 。
幅度调制器的时域响应•AM 调制器会产生频率啁啾•对于平衡型MZ 干涉仪，光场的传输可表示为：•和是两臂上电压引起的相移。
•当时，•当时，调制器的输出是啁啾的。
•当时，调制是无啁啾的。
•同时，π相移发生在半波电压处。
•这种调制器可称之为推挽式调制器。
调制器导致的频率啁啾•如图为X －切向、Z －切向的LiNbO3调制器。
•在X －切向的设计中，边电极是接地的。
•如果其中一臂的折射率增加，另一臂的折射率减少。
调制器的设计•LiNbO3调制器可工作在高于10Gb/s 的速率下，RF 的传输将设计成共面波导。
•这种调制器是指行波调制器。
•MZ 的输入、输出端与光纤的尾纤相耦合，构成全光纤器件。
调制器的设计•调制器的设计需要优化几个关键的参数。
•LiNbO 3的折射率在光频处为2.2，但在微波频率处就增加到6。
•需要SiO2的缓冲层减少光波与微波间的速度失配。
•商用化的调制器是十分紧凑的，宽1.5cm ，长12cm ；调制输率为10Gb/s 时，偏置电压<5V 。
•2000年后，就有速率>40Gb/s 的调制器，偏置电压为>10V 。
调制器的设计封装后的LiNbO3 调制器模块典型的NRZ信号调制典型的RZ信号调制系统对调制器的要求•DWDM 要求多种多样的数据编码格式和调制技术•Pockels 效应: Δn =−12n 3rE n = 折射率= 2.2r 33= 电光系数=30.10-12 Vm -1E = 作用电场= 作用电压/ 有效的电极间隔在高速率数字调制系统中，需要用到不止一对电极电极的放置很关键选择晶体主轴是关键与光的偏振方向密切相关LiNbO 3Substrate与电极结构相匹配的行波阻抗层光波导Mach-Zehnder干涉仪LiNbO 3电光调制器小结LiNbO 3电光调制器小结From WOOTEN et al :IEEE J.Selected Topics inQuantum Electron.,6,1,2000Mach-Zehnder 强度调制器的关键参数：•插入损耗: 光的模场分布是关键，对波导优化设计以实现和电场的最佳交叠。
•偏振相关性: 入射的光纤要采用保偏光纤•切换电压: 与调制器长度、电场与光场的交叠程度有关•调制器的速度: 受限于光波与微波的速度失配。
厚(>10µm) 电极可减少速度失配。
•啁啾: 来自于干涉仪两臂不平衡的光场与电场作用. 有些结构设计成电场与光场分别进入两臂。
•直流偏移: 需要对直流的反馈控制。
•相位调制器：采用单一直波导。
•定向耦合器：采用两个平行光波导应用于2×2快速（ns级）空间光交换•对称注入的定向耦合器结构可增强线性调制范围•偏振调制器：利用各向异性的电光效应(r 52)•很高的频率的带通调制器：利用相位反转或谐振腔电极应用于光信号的微波传输LiNbO 3电光调制器小结可选择的调制器结构：电吸收效应effects）：在体材料•弗朗兹-凯尔迪什效应（Franz-Keldysh effects中，外电场使能带倾斜，当外电场很强时，价带电子通过隧穿跃迁到导带的几率大大增加，有效带隙减少，使得吸收边红移。
•在吸收系数的后沿，呈指数衰减，减少了带隙。
•陡峭的吸收边沿，变得更加缓变。
•对于较薄的光波导，量子阱效应十分重要。
•在低于带隙的光谱范围内，激子效应占主导地位。
•量子限制的Stark 效应：在作用电场下，吸收谱将发生变化。
•调制器利用的半导体材料，其带隙稍大于需调制的光波的光子能量。
光波导中的电吸收效应电吸收调制器•基本的设计与半导体激光器的结构相似。
•量子的带隙大于调制光波的光子能量。
•在无电偏置的情况下光场透明传输。
•在有电压偏置的情况下，信号光场被吸收而损耗掉。
•在反偏电压为2－3V时，调制速率可达40Gb/s，消光比>15dB.电吸收调制器（EAM）的优点•零偏置电压（直流偏置）•低的驱动电压（交流峰值）•低/负的啁啾•高速率•可与DFB激光器进行集成电吸收调制器的基本结构•光波导类型被普遍采用。
•横向传输类型不会产生足够高的消光比。
Franz-Keldysh效应在体材料中，外电场使能带倾斜，当外电场很强时，价带电子通过隧穿跃迁到导带的几率大大增加，有效带隙减少，使得吸收边红移。
Franz－Keldysh效应的特点：属于带间跃迁，加上材料抛物线型能态密度，使得体材料调制器具有吸收系数、折射率随电压变化缓慢、调制电压高、消光比低等缺点。
量子限制的Stark 效应在量子阱生长方向的电场作用下，电子、空穴的波函数向相反的方向移动，对应激子吸收峰的光子能量向低能的方向移动，即“红移”，同时激子束缚能下降，吸收谱中激子吸收峰值下降、吸收谱线展宽。
QCSE的特点：由于量子阱的束缚，电子和空穴需要相对更长时间才能通过隧道穿透效应从量子阱中逸出；量子阱层的厚度很小，使得束缚在其中的电子与空穴之间的库仑作用非常明显；激子共振可以存在于很大的外电场下，而不被离子化，改善了半导体电吸收调制器的性能。
电吸收调制器的设计•工作原理•消光比•插入损耗•调制效率•频率啁啾与优化•集成与封装基于量子限制的Stark 的EMA•平行于量子阱生长方向施加电压, 吸收系数将在合适的波长下发生急剧的变化。
消光比•消光比直接影响系统的误码率（BER）。
•增加调制器的长度，可提高消光比。
•但是光的传输损耗也将会增加。
[]L V R dB R e e V V P V P R off on off on L V L off out on out off on )0()(343.4)log(10)()()0(//)()0(/αααα−⋅======−−插入损耗•吸收损耗–调制器越长，附加损耗越大.–需与消光比这种考虑•与单模光纤的耦合损耗–采用波导耦合器可减少耦合损耗–最低可降至1 dB–典型的损耗数值为：5-6 dBL inout in e P V P P )0(1)0(Loss α−−==−=调制效率•调制效率可量化成需要多少的电压来调制光信号•小的失谐可增加调制效率。
然而，同时也增加了附加损耗。
[]FV L V V R offon ΔΔ=Δ−=Δααα343.4)0()(343.4/时域响应•如图，在三种不同波长下，透射率与调制器电压的关系。