式中 ψn为由于外加电压V引起的两臂之间的附加光相位差；
ψn为两臂不对称所致两臂之间的静态相位差。
各个调制器的输出光强被光电探测器接收后，经过与相同的阈值电压比较，将光强值量化为二进制数码“0”或“1”。可采用的另一种方式是稍微改变比较器阵列的设计，包括对一些调制器设定固定的相位，以产生格雷码格式的输出，其输出形式如图2所示。之所以要选择格雷码，是因为其在每一个量化级上仅产生一位比特码的变化，不象移位二进制码，在一些特定的量化级有多个比特位的变化。
式（2）中的φn可以表示为
而 
最低有效位的电极长度），这样当比特位增加时，半波电压很快就减少到工艺水平所能达到的程度，这也是限制光学模数转换器比特精度提高的一个主要方面。
Tayler的方案形式简单，可以直接产生格雷码输出，并且所有器件原则上可以集成到一个芯片上。采用该方案的其中一种器件做到了1 GHz的采样速率、4 bit码转换，有500 MHz的信号带宽。但是对这种方案的一个基本的限制是每增加一个比特需要比最低有效位的调制器电极的长度增加一倍。以LiNbO3为例，当其有效位为6 bit时，渡越时间的限制使其采样数率大约为1 GHz。并且随着比特数的增加，Y分路器也相应增加，这样将导致总的插入损耗增大，同样也限制了比特精度的提高。
平衡桥式光学模数转换器用3 dB耦合器代替Y分支波导（见图3），以降低传输损耗，而且由于调制器后的比较器的2个输入端受到相同的作用，因而即使光源的强度发生起伏也不致于引起明显的转换误差。但该结构工艺上比较苛刻，而且同Mach－Zehnder型模数转换器相比，需要2倍的比较器。
通道光波导Fabry－Perot调制器（见图4）不需要制作复杂的Y分叉波导，而只需要制作直的通道波导，避免了技术上的复杂性并且减少了器件的总长度，降低了光插入损耗。但是每一比特位就需要一个激光器，这就影响了它的比特位的提高