低半波电压电光调制器是实现大规模光电集成的关键。文章提出了一种半波电压低于1.5V的薄膜铌酸锂马赫-曾德尔(Mach-Zehnder，MZ)电光调制器，选用绝缘体上单晶薄膜铌酸锂材料作为设计基础，分析了直波导、多模干涉耦合器、弯曲波导和调制臂等结构对电光调制器的影响。结果表明，当调制臂长为3mm时，该薄膜铌酸锂电光调制器具有1.05V的低半波电压、0.319dB的低损耗和27dB的高消光比。同时，该调制器半波电压长度积为0.315V·cm，调制效率高，具有与CMOS技术兼容的半波电压，有利于大规模光电集成。

高速率、低功耗的小型化电光调制器是现代电通信网络和微波光子系统的关键组成部分。基于人工表面等离激元的慢光效应，设计了一种利用金属光子晶体电极的马赫-曾德尔干涉仪电光调制器。通过在薄膜铌酸锂光子芯片上调控微波色散与群速度，实现了微波与光波之间更强的相互耦合作用。对电光重叠积分因子的分析表明，这种结构相较条形电极结构可以通过更短的传播长度得到相同的相移，实现高效的调制过程。同时，所提慢光效应结构也可以应用于其他集成化的电光器件。

利用电信号改变氧化石墨烯（GO）固有的光学吸收特性，可以实现对光纤锁模激光器输出性能的有效调控。在GO中引入聚苯乙烯（PS）纳米微球可以实现光波导结构，进而形成局域场并有效降低器件损耗。因此，采用微电子打印工艺制备了基于GO/PS的电光调制器，并以较低的泵浦功率（34.3 mW）实现了环形光纤激光器运转模式的主动调控。在0~20 V的调制电压下，激光器实现了连续波、调Q锁模、锁模三种运转模式的切换。所设计的全光纤电调制器件将锁模信号的脉冲宽度压缩到了20 ps，对应的重复频率为21.4 MHz。通过调控驱动电压，该器件的插入损耗从2.30 dB降低到了0.86 dB，平均输出功率从1.09 mW提升了1.52 mW。

高速电光调制器是宽带光通信网络和微波光子系统中的关键元器件之一。相对于体材料铌酸锂而言, 薄膜铌酸锂材料由于其较强的光场限制能力, 在构建小尺寸、宽带、低半波电压的高性能电光调制芯片上有独特的优势。文章基于薄膜铌酸锂材料研制了一种3dB带宽不低于50GHz的电光调制芯片, 并采用光纤与波导水平端面耦合的光学封装方案和基于1.85mm同轴接头的射频封装方案, 实现了全封装的薄膜铌酸锂电光调制器。测量结果表明, 封装后器件的光学插入损耗小于等于5dB, 3dB带宽大于等于40GHz, 射频半波电压小于等于3V@1GHz。

对降低铌酸锂(LN)电光调制器的半波电压进行了研究, 探索了利用反射结构实现低半波电压的原理。通过退火质子交换工艺在x切LN晶片上制作了反射结构的LN电光调制器。测试表明, 这种反射结构的LN电光调制器在保持器件长度不变的条件下可以降低半波电压。

采用深紫外光刻及等离子体刻蚀等工艺制备基于绝缘体上硅材料的环形滤波器，且微环半径仅为5 μm。制备基于单微环的4 通道光分插复用器，器件尺寸仅为3000 μm×500 μm。测试结果表明，该器件可以很好地实现上下载功能。其自由频谱宽度约为19.6 nm，最大消光比为19.76 dB。同时优化设计制备基于跑道型双微环可调谐光分插复用器。对这两种结构的光分插复用器的相邻信道间串扰进行测试，基于单微环滤波器和跑道型双微环滤波器的信道间最大串扰分别为-11.94 dB 和-20.04 dB。所设计的基于双微环光分插复用器上下载通道与主信道间没有交叉波导结构，因此相邻通道串扰明显低于单环型的光分插复用器。同时设计并制备基于双微环PIN 结型电光调制器。当偏置电压增加到1.6 V 时，谐振峰发生0.78 nm 的蓝移，并对测试结果进行分析。