外调制器是高速光通信系统中研究最多的领域之一，它对克服直接调制情况下的电子瓶颈具有重要意义。其中LiNbO3波导型行波光调制器是研究的最早、技术最为成熟、性能最为稳定的光调制器，但是由于这种调制器的光波导和衬底采用的都是高介电常数的LiNbO3材料，微波和光波的相速很难实现完全匹配，限制了带宽的进一步提高。 本论文针对LiNbO3波导型行波光调制器的局限性，首次提出了一种新的设计光调制器的思路——LiNbO3光纤型行波光调制器，它用化学性质非常稳定、介电常数低的SiO2材料取代介电常数高的LiNbO3材料作为衬底，同时用方形截面的LiNbO3光纤取代LiNbO3波导作为光传输媒介。这种设计使得整个调制器的等效介电常数明显降低，可以获得比具有相同电极的LiNbO3波导型行波光调制器更高的调制带宽。由于同是采用M-Z干涉计型实现强度调制的，因此可以借鉴M-Z干涉计型LiNbO3波导行波光调制器的成功经验来分析、计算与设计。 本论文采用有限元法对无介质覆盖层和有介质覆盖层两种电极结构的LiNbO3光纤型行波光调制器进行分析，对开放边界问题的处理，首次采用了精度较高的无限元法，经过网格划分、求解之后，得到了两种电极结构的LiNbO3光纤型行波光调制器的等效折射率、特征阻抗、调制带宽、微波传输损耗和半波电压等参数的变化规律及两者之间的比较。经分析表明，有介质覆盖层的调制器容易达到阻抗匹配，但调制带宽较无介质覆盖层的调制器有所降低。 本论文首次采用基于有限元法的优化方法对两种电极结构的调制器进行优化设计，该优化方法具有操作简单，收敛速度快等特点。经过优化比较，最终得到无介质覆盖层的调制器的理论调制带宽高达500GHz，特征阻抗59Ω；无介质覆盖层的调制器的特征阻抗为50.56Ω，而且调制带宽也高达240GHz；并且两种调制器的半波电压和损耗系数均小于传统的LiNbO3波导型行波光调制器。 本论文针对这两种电极的调制器，对它们的光特性进行了分析，得到了沿晶体光纤横截面垂直中线和水平中线的折射率变化，进而得到了输出光强的变化。 最后，对LiNbO3光纤型行波光调制器的制作工艺进行了探讨，提出了LiNbO3晶体光纤M-Z干涉计的制作工艺，这在该领域中尚属首例，为后续的光纤型行波调制器的制作和测试提供了指导性意见。