直接调制激光器（DML）可用于调制光功率。在DML中，通过改变激光增益介质中的泵浦电流来调整激光输出功率。如下图所示，泵浦电流由电驱动信号控制。这类直接检测（DD）系统的调制格式通常采用开-关键控（OOK）。换句话说，通过二进制信号来改变DML的泵浦电流。
经过光纤传输和光电检测后，接收器执行时钟恢复，并设定适当的阈值来判断接收到的符号是逻辑0还是1。在一般情况下，不采用自适应数字滤波，如果存在符号间干扰，也不会在符号判决前进行缓解。此外，对于短距离传输，通常不使用前向纠错（FEC）编码。
DML的优势在于其调制过程在激光源内部实现，无需在激光器和调制器之间进行光耦合。这种方法可以最小化制造和封装成本。基于DML的DD系统适用于10 Gb/s的系统。研究和实验室演示表明，DML可以达到超过50 GHz的带宽，并能够以超过100 Gb/s的速度调制数据。然而，基于DML的DD系统的应用主要受限于DML的有限消光比以及激光啁啾等问题，即调制会直接改变激光频率。
通过使用外部调制器可以获得更高的信号完整性，如下图所示。
对于DD系统，一种流行的外部调制器是电吸收调制器（EAM）。EAM通常以半导体波导的形式制造，并配备电极以在光束传播方向垂直的方向上施加电场。施加的电场会改变半导体的光学吸收谱（从而改变调制器输出功率），这一特性被称为Franz-Keldysh效应。EAM可以在低驱动电压（大约2 V）下工作，并能提供超过100 GHz的带宽。它们可以与分布式反馈激光器集成在同一芯片上，这种组合激光器和EAM被称为电吸收调制器激光器（EML）。
尽管EML比DML具有更好的消光比，但它们仍然会产生调制啁啾。为了避免这种情况，可以使用马赫-曾德尔调制器（MZM）。MZM是一种不同类型的外部调制器，通过结合两个相位调制器在马赫-曾德尔干涉仪方案中实现强度调制。利用差分驱动或推挽配置，MZM可以实现无啁啾调制。下图展示了基于MZM的IM-DD系统的示意图。
