光纤中光的相位表达式为：

(1)

式中为光在真空中的波数，；为光纤波导的物理长度；为折射率。应力、应变、温度等外界物理量的变化会改变、、三个波导参数，从而导致光波相位变化，即实现相位调制。

光纤中光波相位的影响因素主要有：①光纤物理长度的变化（轴向应变伸长、热膨胀引起的伸长、泊松比变化引起长度伸长）；②光纤折射率及分布的变化（温度引起、光弹效应）；③光纤横截面几何尺寸的变化（压力、热膨胀）。为简化分析，假定折射率沿其截面分布不变化，则光相位调制只由光纤长度、折射率大小和横截面尺寸产生。光纤中光的相位变化可以表示为：

(2)

式中为轴向长度变化产生的相位移；为折射率变化产生的相位移；为光纤直径变化产生的相位移。同时热胀冷缩效应也会引起光纤中光的相位变化。外界温度对光纤的热影响是比较简单的。此时，可只考虑温度引起的长度变化和折射率变化，而忽略温度引起的直径变化。

相位调制测量原理可应用于长度、角度、平面度、折射率、气体或液体含量、光学元件面形、光学系统像差、光学系统内部缺陷等的测量。