按照MEMS器件对光的调制原理，可以将基于MEMS的光调制器分为反射式、透射式、衍射式和干涉式等。

主要包括数字微镜、薄膜微镜阵列。

美国德州仪器（Texas Instruments; TI）公司研发出的数字微镜器件（digital micromirror device; DMD）是具有代表性的基于MEMS的反射式光调制器，是由成千上万个大小为17微米×17微米的微小铝膜反射镜组成的二维光调制器阵列。每个微镜单元的结构分为4层：底层的互补金属氧化物半导体静态随机存储器（complementary metal oxide semiconductor static random access memory; CMOS SRAM）存储单元、共轭支架的寻址电路层、铰链与共轭支架层以及反射镜层。当没有电压控制的时候，微镜的偏转角度为零。外围驱动电路通过存储单元选取所要驱动的微镜，然后将电压施加到支架寻址电路上，使得铰链在静电力的作用下发生偏转，从而带动最上层的反射镜发生偏转。分别选通支架寻址电路的每一边，可以控制微镜的偏转方向。微镜实现正负偏转的状态称为双稳态。微镜偏转角度的大小由支架与下层之间的间隙以及支架的长度所决定，因此微镜的偏转角度可以得到精确的控制。DMD是第一款达到商用化水平的MEMS光调制器，它采用反射的方式，将控制部件掩藏在微镜的下面，使得各微镜之间几乎达到了无缝的程度。

韩国大宇（Daewoo）公司开发的薄膜微镜阵列（thin film micromirror array; TMA）光调制器是另一个具有代表性的反射式光调制器。与DMD类似，它也是采用微镜偏转来实现对光的调制。但是与DMD利用静电驱动方式不同的是，它对微镜偏转角度的控制是通过压电薄膜的电致伸缩特性来实现的。每个像素单元包含3层结构：底层的金属-氧化物-半导体（metal-oxide-semiconductor; MOS）有源矩阵开关电路、中间的驱动层和顶层的微镜。中间的驱动层由两根悬臂梁组成，悬臂梁的一端固定，另一端悬空；悬空的一端连接着顶层的反射微镜。悬臂梁主要由压电薄膜，用于组成支撑压电薄膜的支撑层和驱动压电薄膜的上下电极。在驱动电压的作用下，压电薄膜沿一定方向发生收缩，使得整个悬臂梁发生弯曲，引起微镜的偏转。当电压不是很大的时候，微镜的偏转角度与驱动电压存在线性关系，通过驱动电压的幅值可以精确控制微镜偏转的角度。这也是TMA和DMD另一个不同的地方，DMD偏转角度只有±θ两个值，而TMA的偏转角度可以实现连续的变化。TMA在光学原理上与DMD比较类似，但是它采用压电材料的电致伸缩特性控制微镜偏转的方式为人们提供了一种利用智能材料驱动MEMS光调制器的新思路。

透射式光调制器的典型器件如光开关、可变光衰减器，可利用MEMS器件的运动对光的传输进行控制。

MEMS光开关通常利用MEMS驱动器带动的挡光板或者反光镜运动，以实现对光束的阻挡或偏转。根据其结构的复杂程度，可分为二维MEMS光开关和三维MEMS光开关。二维MEMS光开关的光纤和MEMS可动结构在同一平面内，光束一般只改变一次运动方向。与二维MEMS光开关相比，三维MEMS光开关的结构更复杂，操纵的光纤数目更多，需要MEMS驱动器实现更加精细的运动控制。三维MEMS光开关通常由输入、输出光纤阵列和两组二维MEMS扫描微镜阵列等组成。光纤与MEMS器件在三维空间排布，并且光束会被旋转微镜两次改变运动方向。通过控制微镜的转角，输入光纤的光束可以传输进入任意一根输出光纤。

MEMS可变光衰减器通过驱动器控制微镜的运动使光束被阻挡或偏转，从而改变传输进入输出光纤的光场强度，实现光衰减。若要对光信号实现从全通到全关的连续控制，通常要求MEMS驱动器具有较大的动态范围，并且能够连续调整位移量或偏转角度。

1992年，美国斯坦福大学提出将基于MEMS的位相光栅用于光调制的思路。调制器的上层栅条在静电力的作用下发生变形，改变调制器的相位，实现对光的调制。该调制器称为可变形的光栅光调制器。1994年，同一个课题组的研究者在其博士论文中提出将该调制器用于图像显示，并对结构进行了改进。改进后的光调制器称为光栅光阀。整个光栅光阀是由很多栅条组成的线阵，它分为下层电极和上层栅条两层，栅条的最顶层是铝薄膜，对入射光具有高的反射率。每6个栅条组成一个像素，6个栅条中有3个交替间隔的栅条是固定不动的，另外3个栅条是可动的，可动栅条在驱动电压的作用下向下运动。当没有外加电压的时候，每个像素单元的6个栅条在同一个平面位置。此时，光栅光阀相当于一个平面反射镜，入射光沿原路返回。在外加电压的驱动下，光栅光阀的栅条向下运动λ/4的距离，可动光栅和固定光栅组成了一个相位差为π的位相光栅，入射光被衍射到±1级。如果光学系统只能收集到零级衍射光，则当可动栅条没有被拉下的时候，投影光学系统将在投影屏上形成一个亮态的像。当栅条被下拉λ/4之后，投影系统将在投影屏上形成一个暗态的像。

1995年，美国的研究者提出将法珀干涉光调制器用于平板显示的思路，并将这种光调制器称为干扰调制器（interference modulator; IMod）。这种调制器主要包括透明基板和被空气间隔分开的两个反射镜，两个反射镜构成一个法珀腔，上反射镜在驱动电压的控制下被下拉，改变调制器的法珀腔长，实现对入射光的调制。后来，研究者对调制器的结构和性能进行了改进。改进后的调制器利用薄膜干涉的原理对入射光进行调制。该结构包含最上层的透明玻璃、附着在玻璃上的3层薄膜、空气层和厚度大于50纳米的银膜。附着在玻璃上的3层薄膜分别为氧化锆、钨和二氧化硅。银膜在静电力的作用下向上运动，改变空气间隙的厚度，包括空气层在内的银膜、氧化锆、钨和二氧化硅组成了反射率可调的膜系。该膜系随着空气层厚度的不同而具有不同的反射率。当空气层的厚度分别取不同的值的时候，通过计算可以得到可调膜系的反射率。例如，当空气层的厚度为0的时候，可调薄膜对于从玻璃上方入射的光的反射率为0，调制器显示黑色。当空气层的厚度为0.93微米的时候，薄膜同时反射红（R）、绿（G）、蓝（B）这3种颜色的光，调制器显示为白色的亮态。当空气层的厚度分别为0.23微米、0.435微米和0.325微米的时候，薄膜将分别反射蓝（B）、绿（G）、红（R）这3种颜色的光，调制器将分别呈现3种颜色。因此，通过调制空气层的厚度，调制器可以分别显示不同的颜色。