线性电光效应在很多领域特别是光通信领域有着重要的应用，以它为物理基础的电光调制是目前应用最广泛的光调制方式之一。电光调制能够对光波的振幅(强度)、相位、频率和偏振进行调制。电光调制除了可以作为一种关键器件——光调制器——应用于高速光纤通信网络外，它还可以应用于电光开关、光纤传感、电压(电场)测量、光谱展宽、光纤陀螺以及光波偏振态测量等诸多方面。 描述线性电光效应有多种理论。本论文讨论了各种理论的优缺点。线性电光效应耦合波理论是本论文的基础，它是由She等人提出的一种全新的电磁波理论方法。这一理论的优点是给出了严格解，应用条件没有特殊限制，其外加电场方向、入射光方向及偏振方向都可以是任意的。 本论文包含两个大方面的内容：一方面是对耦合波理论的发展与推广，另一方面是利用耦合波理论研究电光效应的应用。在理论发展与推广方面，我们提出了更一般的吸收介质的线性电光效应耦合波理论和“准相位匹配”线性电光效应耦合波理论，其创新点如下： 1)得到更一般的吸收介质线性电光效应耦合波方程，并得到其解析解。我们发现，在双轴晶体中，除了两个直接衰减光强度的吸收系数外，还存在两个影响光分量之间耦合的交叉吸收系数，它们同样影响着光的强度和相位，这是在以往文献中从没见过的。 2)得到“准相位匹配”线性电光效应耦合波方程及其解析解，并将其应用到周期性极化LiNbO3(PPLN)。研究表明，“准相位匹配”概念在电光耦合中起重要作用，另外准相位匹配条件对温度和波长非常敏感，但允许入射光有较大的失配角。 3)将“准相位匹配”线性电光效应推广到非共线的情况。在给定温度和入射波长下，通过调节入射光入射角可以有效地调节电光效应的相位匹配，从而提高电光耦合效率。在利用耦合波理论研究线性电光应用方面，主要结果有： 1)提出一个基于单块单畴电光晶体的偏振无关电光调制器设计方案。整个装置由一个电光晶体和辅助光学元件组成，不出现偏振损耗，且电极设计和制作简单。 2)提出一个新颖的温度不敏感电光振幅调制器和保偏可变光衰减器设计方案。调制器采用对称MZ干涉型结构，能直接实现振幅调制，而且能够保证偏振状态不发生任何改变。由于这种结构设计不会引进自然双折射，因此调制器的温度稳定性十分优越。此外，这种结构还可以用作光衰减器和电场检测器。 3)考虑热膨胀的影响，在双轴晶体KTP中找到了“无热漂移的静态相位延迟”(ASPR)方向，并给出在这个方向上的电光应用的优化设计。研究结果表明，光沿ASPR方向传播，器件具有出色的温度稳定性。 4)研究入射光偏振态对电光耦合的影响，提出实现电光“完美耦合”的条件，并将“完美耦合”应用到偏振旋转器中。当一束线偏振光通过旋转器后，出射光仍是线偏振光，其偏振面的旋转角度由外加电场控制，而光强保持不变。 5)利用“准相位匹配”线性电光效应耦合波理论，提出了一个基于PPLN的快速电控可调滤波器。滤波器有两对电极，其中沿y方向的固定偏压用于形成(S)olc型滤波器，而沿z轴的电场则是用于控制滤波器的中心透过波长。这种调谐方法具有响应速度快的优点。 6)得到一个新的THz电光探测的理论分析方法。这种方法能描述在探测光偏振状态任意和THz电场方向任意的情况下探测器的行为。从此方法出发，不但能够得到一些跟其他理论一致的结果，还能得到一些在其他理论中没有得到的结果。我们还进一步研究了探测光的偏振态和THz波的偏振态对探测的影响。结果表明，沿(110)方向传播的情况可以达到最大的探测灵敏度，最适合做THz电光探测。