Mach-Zehnder(M-Z)型聚合物电光调制器具有无频率啁啾、半波电压小、速率失配程度小、低驱动电压等特点,在高速光通信、高速电光开关阵列、相控阵雷达系统以及微波光子系统等领域得到广泛的应用。微波光子系统中调制器完成微波信号的光调制,由于微波信号比一般的电信号频段高,调制器需要具有调制带宽大、低损耗的特性,聚合物电光材料因其具有低介电常数、大电光系数及低损耗等优点,在制备高速率宽带宽调制器的应用中具有很大优势。本文从聚合物的极化原理和材料特性出发,分析了极化聚合物的电光效应。运用有效折射率法(EIM)设计了聚合物脊型波导。M-Z型调制器的转换函数呈正弦型,在无偏置时调制信号的动态范围较小,限制了其调制深度,通常需要在π/2偏置相位附近建立工作点,其偏置方式主要有直流偏置和光学偏置两种。本文对两种偏置方式的原理进行了介绍,详细分析了两种实现光学偏置的方法,即路径非对称和折射率非对称。采用有限差分束传播法(FD-BPM)对两种基于光学偏置的M-Z型电光调制器进行了模拟仿真研究,仿真结果显示两种光学偏置方法均实现了在转换函数的线性区域建立工作点的目标,并且分别得到了26dB和23dB的消光比输出。电极系统的设计是电光调制器设计的另一重要内容,本文采用行波微带电极结构,对M-Z型聚合物电光调制器进行单臂微带调制。施加在行波电极上的微波信号和光波载波之间的速率差异与电极导体损耗共同决定着调制带宽,电极系统的特征阻抗决定着微波信号功率的利用率,电极系统设计的理想目标是实现速率和阻抗的同时匹配。本文采用准静态法对微带电极的特征参数进行仿真研究,分析了微带电极结构参数对其特征阻抗和微波等效介电常数的影响。仿真结果显示,在微带电极上添加一层介质作为补偿层,能有效的调整微波介电常数和特征阻抗,并分析了补偿层材料介电常数与厚度对电极特征参数的影响,最终同时实现了速率和阻抗匹配。